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    piante da fiore, nuovi denti e niente dinosauri:un nuovo studio fa luce sull'ascesa dei mammiferi

    Akidolestes cifellii (Esempio n.:NIGPAS 139381; Formazione:Yixian; Età:122,2–124,6 milioni di anni fa; Provenienza:Cina) è uno dei tanti primi mammiferi scoperti negli ultimi 30 anni. Credito:Meng Chen

    Un nuovo studio pubblicato il 30 aprile su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze identificato tre fattori critici nell'ascesa delle comunità di mammiferi da quando sono emersi per la prima volta durante l'era dei dinosauri:l'ascesa delle piante da fiore, noto anche come angiosperme; l'evoluzione dei molari tribosfenici nei mammiferi; e l'estinzione dei dinosauri non aviari, che ha ridotto la competizione tra mammiferi e altri vertebrati negli ecosistemi terrestri.

    In precedenza, si pensava che i mammiferi nell'era dei dinosauri fossero una parte relativamente piccola dei loro ecosistemi e considerati di piccolo corpo, notturno, insettivori terricoli. Secondo questa vecchia teoria, non è stato fino all'evento di estinzione di massa K-Pg circa 66 milioni di anni fa, che spazzò via tutti i dinosauri non aviari, che i mammiferi furono poi in grado di prosperare e diversificarsi. Un numero sorprendente di scoperte fossili negli ultimi 30 anni ha sfidato questa teoria, ma la maggior parte degli studi ha esaminato solo le singole specie e nessuno ha quantificato i modelli su scala comunitaria dell'ascesa dei mammiferi nell'era mesozoica.

    I coautori sono Meng Chen, un alunno dell'Università di Washington e attuale ricercatore post-dottorato presso la Nanjing University; Caroline Strömberg, un professore di biologia dell'Università di Washington e curatore di paleobotanica presso il Burke Museum of Natural History &Culture dell'UW; e Gregory Wilson, un professore associato di biologia dell'UW e curatore di paleontologia dei vertebrati del Burke Museum. Il team ha creato una struttura simile al cubo di Rubik identificando 240 "eco-cellule" che rappresentano i possibili ruoli ecologici dei mammiferi in un dato ecospazio. Queste 240 eco-celle coprono un'ampia gamma di dimensioni corporee, preferenze alimentari, e modi di muoversi dei mammiferi di piccolo corpo. Quando un dato mammifero ha ricoperto un certo tipo di ruolo o cellula ecologica, ha riempito un posto nel "Cubo di Rubik". Questo metodo fornisce la prima analisi completa dei cambiamenti evolutivi ed ecologici delle comunità di mammiferi fossili prima e dopo l'estinzione di massa di K-Pg.

    Diagrammi del metodo simile al cubo di Rubik che il team ha creato per vedere visivamente come i mammiferi passati e presenti ricoprono un certo tipo di ruolo o eco-cellula nel loro ecospazio. Credito: Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze

    "Non possiamo osservare direttamente l'ecologia delle specie estinte, ma le dimensioni del corpo, le preferenze alimentari e la locomozione sono tre aspetti della loro ecologia che possono essere dedotti relativamente facilmente da fossili ben conservati, " ha detto Chen. "Costruendo l'ecospazio utilizzando questi tre aspetti ecologici, possiamo identificare visivamente i punti riempiti dalle specie e calcolare la distanza tra loro. Questo ci permette di confrontare la struttura ecologica delle comunità estinte ed esistenti anche se non condividono nessuna delle stesse specie».

    Il team ha analizzato i mammiferi viventi per dedurre come i mammiferi fossili hanno ricoperto ruoli nei loro ecosistemi. Hanno esaminato 98 comunità di mammiferi di piccolo corpo provenienti da diversi biomi in tutto il mondo, un approccio che non è stato tentato a questa scala. Hanno quindi utilizzato questo set di dati di riferimento moderno per analizzare cinque paleocomunità di mammiferi eccezionalmente conservate:due comunità del periodo giurassico e due del periodo cretaceo della Cina nord-orientale, e una comunità Eocene Epoch dalla Germania. Di solito i fossili di mammiferi dell'era mesozoica sono incompleti e sono costituiti da ossa o denti frammentari. L'utilizzo di questi fossili straordinariamente conservati ha permesso al team di dedurre l'ecologia di queste specie di mammiferi estinte, e guardare i cambiamenti nella struttura della comunità dei mammiferi durante gli ultimi 165 milioni di anni.

    La squadra ha scoperto che, nelle attuali comunità di mammiferi odierni, la ricchezza ecologica è determinata principalmente dal tipo di vegetazione, con il 41 percento dei piccoli mammiferi che riempiono le eco-celle rispetto al 16 percento nelle paleocomunità. Le cinque paleocomunità di mammiferi erano anche ecologicamente distinte dalle comunità moderne e indicavano importanti cambiamenti nel corso del tempo evolutivo. La diversificazione locomotoria avvenne prima durante il Mesozoico, forse a causa della diversità dei microhabitat, come alberi, suoli, laghi e altri substrati da occupare negli ambienti locali. Non è stato fino all'Eocene che i mammiferi sono diventati più grandi e hanno ampliato la loro dieta principalmente da carnivori, insettivori e onnivori per includere più specie con diete dominate da piante, compresa la frutta. Il team ha determinato che l'aumento delle piante da fiore, nuovi tipi di denti e l'estinzione dei dinosauri probabilmente hanno guidato questi cambiamenti.

    Diagramma che mostra l'espansione relativa delle comunità di mammiferi. Credito:Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze

    Prima della nascita delle piante da fiore, i mammiferi probabilmente facevano affidamento su conifere e altre piante da seme per l'habitat, e le loro foglie e possibilmente semi per il cibo. Dall'Eocene, le piante da fiore erano sia diverse che dominanti negli ecosistemi forestali. Le piante da fiore forniscono nutrienti più facilmente disponibili attraverso le loro foglie a crescita rapida, frutti carnosi, semi e tuberi. Quando diventa dominante nelle foreste, hanno cambiato radicalmente gli ecosistemi terrestri consentendo nuovi modi di vita per una diversità di mammiferi e altri animali che vivono nelle foreste, come gli uccelli.

    "Le piante da fiore hanno davvero rivoluzionato gli ecosistemi terrestri, " ha detto Strömberg. "Hanno una gamma più ampia di forme di crescita rispetto a tutti gli altri gruppi di piante - dagli alberi giganti alle piccole erbe annuali - e possono produrre tessuti ricchi di sostanze nutritive a un ritmo più veloce rispetto ad altre piante. Quindi, quando hanno iniziato a dominare gli ecosistemi, hanno consentito una più ampia varietà di modi di vita e anche un "imballaggio" molto più elevato di specie con ruoli ecologici simili, soprattutto nelle foreste tropicali".

    I molari tribosfenici complessi molari multifunzionali divennero prevalenti nei mammiferi nel tardo Cretaceo. Le mutazioni e la selezione naturale hanno cambiato drasticamente le forme di questi molari, permettendo loro di fare cose nuove come macinare. A sua volta, questo ha permesso ai piccoli mammiferi con questi tipi di denti di mangiare nuovi tipi di alimenti e diversificare la loro dieta.

    Fossili ben conservati ― come questo Yanoconodon allini (esemplare n.:NJU P06001; Formazione:Yixian; Età:122,2–124,6 milioni di anni fa; Provenienza:Cina) ― hanno permesso al team di dedurre l'ecologia di queste specie di mammiferi estinte e di osservare i cambiamenti nella struttura della comunità dei mammiferi negli ultimi 165 milioni di anni. Credito:Meng Chen

    Infine, l'evento di estinzione di massa K-Pg che ha spazzato via tutti i dinosauri tranne gli uccelli 66 milioni di anni fa ha fornito un'opportunità evolutiva ed ecologica per i mammiferi. La piccola dimensione corporea è un modo per evitare di essere mangiati dai dinosauri e da altri grandi vertebrati. L'evento di estinzione di massa non solo ha rimosso i principali predatori di mammiferi, ma ha anche rimosso piccoli dinosauri che competevano con i mammiferi per le risorse. Questa versione ecologica ha permesso ai mammiferi di crescere in dimensioni più grandi e di ricoprire i ruoli che un tempo avevano i dinosauri.

    "La vecchia teoria secondo cui i primi mammiferi erano tenuti sotto controllo dai dinosauri ha qualcosa di vero, " ha detto Wilson. "Ma il nostro studio mostra anche che l'ascesa delle moderne comunità di mammiferi è stata multiforme e dipendeva dall'evoluzione dentale e dall'ascesa delle piante da fiore".


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