Ancient ecosystem response to 'big five' mass extinction (Respuesta de antiguo Ecosistema a la mayor extinción masiva, la Pérmico-Triasica)

Artículo en Español y en Inglés
(Spanish & English article)

A Late Permian scene features one of that period's famed extinction survivors, Lystrosaurus. Scene by Marlene Hill Donnelly.
Credit: Copyright California Academy of Sciences and Marlene Hill Donnelly



English article
Ingenious modeling shows that the stability of ancient ecosystems depended on species with important, big-picture roles in food web


As the planet faces the dawn of a sixth mass extinction, scientists are searching for clues about the uncertain road ahead by exploring how ancient ecosystems collapsed and bounced back from traumatic upheavals. 


Plot of extinction intensity (percentage of genera that are present in each interval of time but do not exist in the following interval) vs time in the past for marine genera.Geological periods are annotated (by abbreviation and colour) above. The Permian–Triassic extinction event is the most significant event for marine genera, with just over 50% (according to this source) failing to survive.
A new study follows the lengthy collapses and revival of South African ecosystems during one of the "big five" mass extinctions, the Permian-Triassic event, revealing unexpected results about the types of animals that were most vulnerable to extinction, and the factors that might best predict community stability during times of great change. 

The study's authors--including Peter Roopnarine, PhD, of the California Academy of Sciences--say inventive, cutting-edge modeling techniques helped highlight the critical importance of understanding food webs (knowing "who eats what") when trying to predict what communities look like before, during, and after a mass extinction. The thought-provoking study is the first of its kind, and is published today in Science.

"Vital clues" in deep time
"There is no real precedent for what's happening to our planet at the moment," says Roopnarine, who co-authored the study with Kenneth Angielczyk, PhD, of Chicago's Field Museum



As Curator of Geology, Roopnarine is accustomed to thinking in "deep time"--a geologic reference to the vast, multimillion-year timeframe some scientists use to unravel mysteries from Earth's pre-human existence. Past extinctions and climate perturbations may lack the human factors driving today's phenomena, but Roopnarine says those periods "contain vital clues" about the ways natural communities respond to crises and rebuild.



Modeling ancient extinctions

Roopnarine and Angielczyk were interested in the factors that encouraged or impeded stability while these ancient South African communities faced large-scale disturbances. They wondered whether the roles each species played in the broader ecosystem had more influence on stability than species richness--the number of different species in a system-- and the number and strength of interactions among species. The scientists decided to use a clever form of mathematical modeling to dig into the importance of these variables in (sometimes spotty) fossil food webs.


After generating several alternate food webs for each important period, the scientists examined each to see how stable they might have been. Results were surprising.

"We saw that, after disturbing a pre-extinction community and all of its alternate models, the real community always emerged as the most stable," says Roopnarine. "Since we held species richness constant, we know that each species' ecological roles--the jobs in the food web--are the key factors influencing big-picture stability. It's amazing that some of these ecosystems may have remained relatively stable despite huge biodiversity loss."

"A bad time to be a rat"
Aside from the glaring absence of human influence, mass extinctions during the Permian still looked quite different than the ecological upheaval we see on Earth today. Modern conservation efforts tend to center around large animals--such as tigers, elephants, and wolves--and top predators in peril, while Roopnarine and Angielczyk show that small amniotes (reptiles and ancient mammal relatives) were most vulnerable during the early phase of this long-ago period of extinction.

"It's surprising that small amniotes were the species initially most at-risk," says Roopnarine. "It doesn't fit with the terrestrial extinctions we see today, but it makes sense when you think about how different Earth looks after so much time and change."

"What I'm saying," Roopnarine adds, "is that it was a bad time to be a rat. We think they can survive anything now, but during the Permian and Triassic, their ancient cousins played an unlucky role in the larger community. The food webs at the time could remain stable if they were dominated by large amniotes and lacked smaller ones, but not the other way around. Though individually successful, collectively the smaller species could not support very stable communities. Over time, the quality of a single business matters less than the quality of the overall economy."

Food webs as conservation tools
Every line in an intricate food web represents powerful ecosystem interactions and exchanges of energy. Clues from past systems that recovered or failed following disasters help scientists peer into the future of the ever-changing natural world. This study's results are an urgent call for an increased focus on modern food webs--an area of research Roopnarine says needs increased attention in a time of unprecedented environmental stress.

"We need to understand the relationships between the species we're driving to extinction, and the roles they play in ecosystem stability," says Roopnarine. "We know the collapse of Atlantic cod wreaked havoc on marine ecosystems, but we know very little about the ways most species' ecologies relate to stability. It can be surprising which species help hold ecosystems together. We desperately need more data for the modern environment."

Roopnarine says museum collections, including the Academy's nearly 46 million specimens, are powerful tools in the race to understand what helps an environment remain stable. When applied to scientific specimens, new technologies and advanced techniques help uncover the complex relationships inherent in biodiverse--and threatened--regions worldwide.
Source: Sciencedaily
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Artículo en Español

Lycaenops, un gorgonopsio, grupo que desapareció en la Gran Extinción Pérmica-Triasica.

Ingenioso modelo demuestra que la estabilidad de los ecosistemas antiguos dependía de las especies con roles importantes en las redes alimentarias


A medida que el planeta se enfrenta a los albores de la sexta extinción en masa, los científicos están buscando pistas sobre un futuro incierto explorando cómo los ecosistemas antiguos
se derrumbaron y recuperaron de crisis traumáticas.

La extinción masiva del Pérmico-Triásico señalada como "Final P" en el gráfico.
Un nuevo estudio investiga los largos colapsos y reactivaciones de los ecosistemas sudafricanos durante uno de las "cinco grandes" extinciones en masa, el evento del Pérmico-Triásico, revelando resultados inesperados sobre los tipos de animales que eran más vulnerables a la extinción, y los factores que mejor podrían predecir la estabilidad de la comunidad en tiempos de grandes cambios. 


Los autores del estudio - incluyendo Peter Roopnarine, PhD, de la Academia de Ciencias de California - dicen que las técnicas de vanguardia de modelado inventivas, ayudaron a poner de relieve la importancia crítica de la comprensión de las redes tróficas (saber "quién come qué") cuando se trata de predecir como las comunidades se verían antes, durante y después de una extinción masiva. El estudio, que invita a la reflexión, es el primero de su tipo, y se publica hoy en Science.

"Pistas vitales" en tiempo profundo
"No hay ningún precedente real de lo que está sucediendo a nuestro planeta en este momento", dice Roopnarine, quien co-autor del estudio con Kenneth Angielczyk, PhD, del Field Museum de Chicago.

Como curador de Geología, Roopnarine está acostumbrado a pensar en "tiempo profundo" - una referencia geológica al vasto plazo de varios millones de años que algunos científicos utilizan para desentrañar los misterios de la existencia pre-humana de la Tierra. Extinciones pasadas y perturbaciones climáticas pueden carecer de los factores humanos que impulsan los fenómenos actuales, pero Roopnarine dice que esos períodos "contienen pistas vitales" sobre las formas en que las comunidades naturales responden a las crisis y reconstrucciones.

Modelado de extinciones antiguas
Roopnarine y Angielczyk estaban interesados ​​en los factores que alentaban o impedían la estabilidad mientras estas antiguas comunidades sudafricanas enfrentaban disturbios a gran escala. Se preguntaron si los roles que cada especie jugaba en el ecosistema más amplio tuvieron más influencia que la estabilidad de la riqueza de especies - el número de diferentes especies en un ecosistema-- y que el número y la fuerza de las interacciones entre las especies. Los científicos decidieron usar una forma inteligente de modelos matemáticos para profundizar en la importancia de estas variables en las redes alimentarias fósiles (a veces irregulares) .

Después de generar varias redes alimentarias alternativas para cada período de importancia, los científicos examinaron cada una para ver qué tan estables podrían haber sido. Los resultados fueron sorprendentes.

"Vimos que, después de alterar a una comunidad pre-extinción y a todos sus modelos alternativos, la comunidad real siempre emergió como la más estable", dice Roopnarine. "Desde que mantuvimos la riqueza de especies constante, vimos que las funciones ecológicas de cada especie - los lugares que ocupan en la red alimentaria -. eran los factores clave que influyen en la estabilidad general. Es increíble que algunos de estos ecosistemas pueden haber permanecido relativamente estable a pesar de enormes pérdidas de biodiversidad ".

"Un mal momento para ser una rata"
Aparte de la ausencia evidente de la influencia humana, las extinciones masivas durante el Pérmico todavía se veían muy diferentes a la conmoción ecológica que vemos en la Tierra hoy en día. Los esfuerzos de conservación modernos tienden a centrarse en los grandes animales - tales como tigres, elefantes y lobos - y los principales depredadores en peligro, mientras que Roopnarine y Angielczyk demuestraron que los pequeños amniotas (los parientes antiguos de reptiles y mamíferos) eran más vulnerables durante la fase temprana de este largo período de extinción.

"Es sorprendente que las especies de pequeños amniotas fueron las que estuvieron inicialmente en mayor riesgo", dice Roopnarine. "No encaja con las extinciones terrestres que vemos hoy en día, pero tiene sentido cuando se piensa en lo diferente que la Tierra se ve después de tanto tiempo y cambio."

"Lo que estoy diciendo, añade Roopnarine, es que era un mal momento para ser una rata. Pensamos que pueden sobrevivir a cualquier cosa ahora, pero durante el Triásico Pérmico, sus primos antiguos jugaron un papel de mala suerte en la comunidad en general . Las redes tróficas en ese momento historico podían permanecer estables si eran dominadas por grandes amniotas y carecían de los más pequeños, pero no a la inversa. Aunque individualmente las especies más pequeñas tendrían éxito, colectivamente  no podrían apoyar a las comunidades muy estables. Con el tiempo, la calidad de una sola empresa importa menos que la calidad de la economía en general ".

Las redes alimentarias como herramientas de conservación
Cada línea en una red alimentaria compleja representa poderosas interacciones de los ecosistemas y los intercambios de energía. Las pistas que dejan los sistemas antiguos que se recuperaron o fracasaron después de desastres ayudan a los científicos a vislumbrar el futuro del mundo natural en constante cambio. Los resultados de este estudio son un llamado urgente a un mayor enfoque en las redes alimentarias modernas - un área de investigación que según Roopnarine necesita una mayor atención en un momento de estrés ambiental sin precedentes.

"Tenemos que entender las relaciones entre las especies que está conduciendo a la extinción, y el papel que desempeñan en la estabilidad de los ecosistemas", dice Roopnarine. "Sabemos que el colapso del bacalao del Atlántico causó estragos en los ecosistemas marinos, pero sabemos muy poco acerca de las formas en que las ecologías de la mayoría de las especies se relacionan con la estabilidad. Puede resultar sorprendente cuales especies ayudan a sostener conjuntamente los ecosistemas. Necesitamos desesperadamente más datos para el entorno moderno ".

Roopnarine sostiene que las colecciones de museos, incluyendo cerca de 46 millones de ejemplares de la Academia de Ciencias de California, son herramientas poderosas en la carrera para entender lo que ayuda a que un entorno permanezca estable. Cuando son aplicadas a especímenes científicos, las nuevas tecnologías y técnicas avanzadas ayudan a descubrir las relaciones complejas inherentes a la biodiversidad y a las amenazadas regiones del mundo.
Fuente: Sciencedaily

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