Carbonate collapse and the Late Paleozoic Ice Age marine biodiversity crisis
El colapso de los carbonatos y la crisis biótica de la edad de hielo del Paleozoico tardío
Abstract
The Late Paleozoic ice age was characterized by persistently low
diversity of marine invertebrates following a second-order mass
extinction. Here, we use a data set of North American (paleotropical)
fossil occurrences of brachiopod, bivalve, and coral genera from the
Paleobiology Database combined with lithologic data from Macrostrat to
demonstrate that low diversity was caused by the collapse of carbonate
environments during the LPIA. After dividing the data by lithology,
low diversity was evident only in carbonate environments, whereas
diversity within siliciclastic environments actually increased during
the LPIA, after a brief decline in the Serpukhovian (late
Mississippian). Diversity patterns closely matched respective changes
in the volume of carbonate and siliciclastic rocks. The contrasting
patterns observed in the two environments suggest that habitat loss
was a direct cause of changes in diversity, because other factors,
such as temperature, would have affected genera in both environments.
A causal relationship is also supported by the finding that diversity
remained high in carbonate refugia (carbonate beds within
majority-siliciclastic formations) until the Bashkirian, postdating
the onset of icehouse conditions by ~8 m.y. Our results provide a
unifying, mechanistic explanation for the distinctive characteristics
of the biotic impact, including its disproportionate effect on the
tropical marine invertebrate fauna, prolonged recovery from
extinction, low macroevolutionary rates during the recovery interval,
and regional differences in its expression.
La edad de hielo del Paleozoico (LPIA) tardío estuvo caracterizada por
una persistente baja diversidad de invertebrados marinos después de
una extinción en masa de segundo orden. Aquí, nosotros utilizamos un
set de datos de occurrencia de géneros fósiles de braquiópodos,
bivalvos y corales de Norte América (paleotropical) proveniente de la
Paleobiology Database combinado con datos litológicos de Macrostrat
para demostrar que la baja diversidad fué causada por el colapso de
los ambientes carbonáticos durante la LPIA. Después de dividir los
datos por litología, la baja diversidad fué evidente únicamente en los
ambientes carbonáticos, mientras que la diversidad en ambientes
silicoclásticos de hecho se incrementó durante la LPIA, después de un
breve declive en el Serpukhoviano (Mississippiano tardío). Los
patrones de diversidad se asocian muy cercanamente a los respectivos
cambios en el volumen de las rocas carbonáticas y silicoclásticas. Los
patrones de diversidad contrastantes observados entre los dos
ambientes sugieren que la pérdida de hñabitat foe la causa directa de
los cambios en la diversidad, porque otros factores tales como la
temperatura, deberían haber afectado a los géneros en ambos ambientes
por igual. Una relación causal también se encuentra soportada por el
hallazgo que la diversidad se mantuvo alta en refugios carbonáticos
(capas carbonáticas dentro de formaciones mayormente silicoclásticas)
hasta el Bashkiriano, aproximadamente ~8 m.y. después del inicio de
las condiciones glaciares. Nuestros resultados proveen una explicación
mecanística unificada para características distintivas del impacto
biótico, incluyendo su desproporcionado impacto en las faunas marinas
tropicales, la prologada recuperación de la extinción, las bajas tasa
macroevolutivas durante el intervalo de recuperación y las diferencias
regionales en su expresión.
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https://rdu.unc.edu.ar/handle/11086/547692Collections
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