Les membres du Collège des arts et des sciences de l'Université de Syracuse jettent un nouvel éclairage sur un mystère persistant, qui dure depuis des millions d'années.

Une équipe de paléontologues dirigée par le professeur Cathryn Newton a permis aux scientifiques de mieux comprendre si les faunes marines du Dévonien, dont les fossiles sont logés dans une unité de substrat rocheux du centre de New York connue sous le nom de Hamilton Group, étaient stables pendant des millions d'années avant de succomber à des vagues d'extinctions.

S'appuyant sur 15 ans d'analyse quantitative avec son collègue professeur Jim Brower (décédé en 2018), Newton a continué à sonder la structure de ces anciennes communautés fossiles, parmi les plus renommés sur Terre.

Les conclusions du groupe, rapporté par la Geological Society of America (GSA), fournir de nouvelles preuves critiques de l'inhabituel, stabilité à long terme de ces communautés de la période dévonienne.

Une telle persistance, Newton dit, est une énigme scientifique de longue date. Elle et ses collègues ont testé l'hypothèse selon laquelle ces communautés anciennes affichaient une stase coordonnée, une théorie qui tente d'expliquer l'émergence et la disparition d'espèces à travers le temps géologique.

Newton et Brower, avec leur étudiant Willis Newman G'93, ont constaté que les communautés marines du Dévonien varient davantage dans la composition des espèces que la théorie ne le prédit. Newton souligne qu'ils n'ont pas cherché à réfuter la stase coordonnée mais plutôt à acquérir une compréhension plus sophistiquée du moment où elle est applicable. « En savoir plus sur la dynamique de ces communautés dévoniennes apparemment stables est essentiel, " dit-elle. " Une telle connaissance a une signification immédiate pour les changements de la communauté marine dans nos mers qui se réchauffent rapidement. "

Depuis que le géologue James Hall Jr. a publié pour la première fois une série de volumes sur les fossiles et les strates du Dévonien de la région dans les années 1840, le groupe Hamilton est devenu un pôle d'attraction pour les chercheurs scientifiques et les collectionneurs amateurs. Aujourd'hui, Le centre de New York est fréquemment utilisé pour tester de nouvelles idées sur les changements à grande échelle des organismes et des environnements terrestres.

Au Dévonien moyen (il y a environ 380-390 millions d'années), la composition faunique de la région a peu changé en 4 à 6 millions d'années. "C'est une quantité importante pour que les communautés d'invertébrés marins restent stables, ou 'verrouillé, '" explique Newton, professeur au Département des sciences de la Terre et de l'environnement.

Elle, Brower et des étudiants chercheurs ont passé des années à examiner huit communautés d'animaux qui vivaient autrefois dans un environnement chaud et mer peu profonde sur la rive nord du bassin des Appalaches (qui, il y a des éons, se trouve au sud de l'équateur). Quand les organismes sont morts, les sédiments du fond marin ont commencé à recouvrir leurs coquilles et leurs exosquelettes. Les minéraux des sédiments se sont progressivement infiltrés dans leurs restes, les faisant se fossiliser. Le processus a également conservé beaucoup d'entre eux en position de vie, la conservation des matériaux de coque d'origine sur certains sites.

Ces fossiles peuplent actuellement le substratum rocheux exposé dans le centre de New York, allant de doux, foncé, schiste d'eau profonde à dur, riche en espèces, étagère siltstone. « Les communautés situées près du sommet du socle rocheux présentent une plus grande diversité taxonomique et écologique que celles du fond, " Newton dit. "Nous pouvons comparer les types de communauté et la composition à travers le temps. Ce sont des sites remarquables."

La stase coordonnée est une source de discorde depuis 1995, quand il a été introduit. Au centre de la dispute se trouvent deux explications basées sur des modèles :le suivi environnemental et le verrouillage écologique.

Le suivi environnemental suggère que les faunes suivent leur environnement. "Ici, des périodes de relative stase sont flanquées d'extinctions coordonnées ou de disparitions régionales. Lorsque l'environnement change, les faunes marines aussi, " dit Newton, également professeur de sciences interdisciplinaires et doyen émérite des arts et des sciences.

Verrouillage écologique, en revanche, considère les faunes marines comme des communautés étroitement structurées, résistant aux changements taxonomiques à grande échelle. Traditionnellement, ce modèle a été utilisé pour décrire la stabilité des faunes d'Hamilton inférieur.

Newton et ses collègues ont analysé plus de 80 sites d'échantillonnage, contenant chacun quelque 300 spécimens. Un accent particulier a été mis sur les membres de Cardiff et Pecksport, deux formations rocheuses de la région des Finger Lakes qui font partie de l'ancien sous-groupe Marcellus, célèbre pour ses réserves de gaz naturel.

"Nous avons découvert que les faunes de Hamilton inférieur, à deux exceptions près, n'ont pas d'homologues clairs parmi les supérieurs. Par conséquent, nos tests quantitatifs ne supportent pas le modèle de verrouillage écologique comme explication de la stabilité des communautés dans ces faunes, " poursuit-elle.

Newton considère ce projet comme un dernier hommage à Newman, professeur de biologie à l'Université d'État de New York à Cortland, décédé en 2014, et Brower, qui tomba gravement malade pendant la finalisation du manuscrit. "Jim savait qu'il ne vivrait probablement pas pour voir sa publication, " dit Newton, ajoutant que Brower est décédé lorsque le document a été soumis à la GSA.

Elle dit que ce nouveau travail s'étend et, à certains égards, complète les recherches antérieures de l'équipe en analysant davantage les structures communautaires dans le sous-groupe Marcellus. "Cela a le potentiel de changer la façon dont les scientifiques voient la stabilité à long terme dans les communautés écologiques."