Cercetătorii pot investiga impactul crizelor de mediu asupra evoluției organismelor prin studierea extincțiilor în masă cauzate de schimbarea climatului din trecutul geologic îndepărtat. Un prim exemplu la care ne putem gândi este criza climatică din Permian-Triasic.
Această serie de modificări ale climei s-a datorat fenomenului de încălzirea globală care a avut loc între mijlocul Permianului (în urmă cu 265 de milioane de ani) și mijlocul Triasicului (în urmă cu 230 de milioane de ani). Schimbările climatice din acea perioadă au provocat două dintre cele mai mari extincții în masă din istoria vieții, la sfârșitul Permianului: prima acum 261 de milioane de ani și cea de a doua în urmă cu 252 de milioane de ani – aceasta din urmă a eliminat 86% dintre toate speciile de animale.
În plus față de magnitudinea lor, extincțiile de la sfârșitul Permianului sunt importante și pentru că ele marchează începutul unei noi ere din istoria Pământului, când reptilele au deveni grupul dominant de animale vertebrate de pe uscat. Sinapsidele, strămoșii mamiferelor, au dominat fauna vertebrată terestră în timpul Permianului. În Triasic (în urmă cu între 252 și 200 de milioane de ani), după extincțiile din Permian, reptilele au evoluat foarte rapid, existând o adevărată explozie a diversității acestora.
Această expansiune a fost esențială pentru modelarea ecosistemelor moderne și a multor ecosisteme dispărute. Majoritatea paleontologilor cred că această rată crescută de evoluție și diversificare s-a datorat dispariției competiției, ceea ce a permis reptilelor să ocupe habitate și resurse de hrană noi, care, înainte de extincții, fuseseră dominate de sinapside.
Cu toate acestea, în cadrul unui studiu recent publicat în Science Andvances, cercetătorii de la Universitatea Harvard dezvăluie că rapida evoluție și răspândire a reptilelor a început mult mai devreme, înainte de sfârșitul Permianului. Acest fapt a avut legătură cu creșterea constantă a temperaturilor globale, în cadrul unor schimbări climatice care s-au întins pe aproape 60 de milioane de ani.
Studiile anterioare privind impactul unor astfel de modificări ale climei nu au luat în considerare vertebratele tereste datorită informațiilor puține disponibile, concentrându-se în principal pe animalele marine.
Drept urmare, cercetătorii de la Harvard au studiat primele amniote. Ele reprezintă predecesorii tuturor mamiferelor, reptilelor și păsărilor de astăzi, precum și ai rudelor lor dispărute. În acel moment al istoriei evoluției, primele grupuri de reptile și mamifere se despărțeau unul de celălalt și evoluau pe căi separate.
Reptilele erau relativ rare în timpul Permianului, comparativ cu strămoșii mamiferelor. Totuși, acest lucru a suferit o schimbare majoră în timpul Triasicului, când reptilele au cunoscut o explozie a numărului de specii și a diversității morfologice. Aceasta a dus la apariția majorității grupurilor de reptile de astăzi (crocodilii, șopârlele, țestoasele) și a altor grupuri care au dispărut.
Oamenii de știință și-au creat un set de date pornind de la informațiile colectate de la peste 1.000 de specimene fosilizate aparținând la 125 de specii de reptile, sinapside și rudele lor cele mai apropiate, care au trăit într-un interval de timp de aproximativ 140 de milioane de ani, înainte și după extincția din Permian-Triasic. Eu au analizat datele pentru a determina când au apărut aceste specii și cât de repede au evoluat. Apoi au combinat noul set de date cu datele privind temperaturile globale din acea perioadă pentru a obține o imagine generală cu privire la adaptările majore ale animalelor ca răspuns la modificările climei.
„Rezultale arată că perioadele cu modificări climatice și încălzire globală rapide sunt asociate cu rate extrem de ridicate ale modificărilor anatomie la majoritatea grupurilor de reptile, pe măsură ce acestea s-au adaptat la noile condiții de mediu”, spun cercetătorii. „În esență, structura corpurilor lor a fost constrânsă de selecția naturală”.
Fiziologia organismelor este dependentă de dimensiunile corpului: reptilele cu corpul mic pot schimba mai ușor căldura cu mediul înconjurător. Primele șopârle și tuatare erau mult mai mici decât alte grupuri de reptile, deci nu foarte diferite de urmașii lor din zilele noastre, ceea ce le făcea mai bine adaptate la modificările drastice ale temperaturii. Strămoșii mai mari ai crocodililor, țestoaselor și dinozaurilor nu își putea elimina căldura atât de repede și au trebuit să-și modifice rapid corpurile pentru a se adapta la noile condiții de mediu.
Reptilele de dimensiuni mari au urmat două căi pentru a se adapta la schimbările climatice: fie au migrat către regiunile mai temperate ale planetei, fie au invadat lumea acvatică, unde nu mai trebuiau să-și facă griji în privința supraîncălzirii, deoarece apa poate absorbi căldura, astfel încât animalele își puteau menține mult mai ușor temperatura.
„Această asociere puternică între creșterea temperaturilor din trecutul îndepărtat și răspunsurile biologice ale diferitelor grupuri de reptile sugerează că schimbările climatice au reprezentat un factor-cheie în privința diversificării reptilelor de la sfârșitul Permianului și din Triasic”, conchid autorii studiului.