Sau cuộc Đại tuyệt chủng 359 triệu năm trước, đến cá mập cũng chỉ nhỏ khoảng 1 mét

Theo nghiên cứu mới đây của Lauren Sallan tại Đại học Pennsylvania, một cuộc đại tuyệt chủng xảy ra vào 359 triệu năm trước, được biết đến với cái tên “Sự kiện Hangenberg”, đã kích hoạt sự thay đổi mạnh mẽ và trường kì của những loài động vật có xương sống trên Trái đất. Trước đó, những sinh vật khổng lồ là chuẩn mực, nhưng, trong ít nhất 40 triệu năm sau những cái chết hàng loạt, đại dương được thống trị bởi những loài sinh vật nhỏ hơn.

Sau đại tuyệt chủng Hangenberg, những loài cá nhỏ chiếm lấy đại dương trong khi phần lớn cá lớn tuyệt chủng.

“Mọi thứ đều chỉ có kích cỡ của một con cá mòi, có thể có vài loài khổng lồ còn sót lại, hơn là cả một hệ sinh thái với toàn những loài có kích thước lớn”, trích lời của Sallan, Phó giáo sư tại khoa Nghiên cứu môi trường và trái đất tại Đại học khoa học và nghệ thuật của Penn.

Nghiên cứu cho thấy, những loài cá nhỏ, sinh trưởng nhanh có một lợi thế về mặt tiến hóa so với những loài lớn hơn, trong môi trường lộn xộn sau thời kỳ tuyệt chủng, có thể có những quan hệ mật thiết tới những xu hướng mà chúng ta thấy ở các loài hiện đại, chẳng hạn những loài cá sống theo quần thể, rất nhiều loài đang bị ảnh hưởng bởi việc đánh bắt quá độ.

Các nhà cổ sinh vật học và nhà sinh học tiến hóa từ lâu đã có nhiều tranh cãi về lý do đằng sau sự thay đổi về kích thước của động vật. Một học thuyết lớn được biết dưới cái tên Quy luật của Cope, đã chỉ ra rằng, kích cỡ của một vài chủng loài nhất định có xu hướng tăng dần theo thời gian bởi những lợi thế của việc trở nên to lớn hơn, trong đó có việc tránh sự săn đuổi và săn mồi tốt hơn.

Một vài thuyết khác gợi ý rằng động vật có xu hướng to lớn hơn bởi sự gia tăng oxy trong không khí, hay do khí hậu lạnh hơn.

Một ý tưởng khác, có tên là Hiệu ứng Lilliput, cho rằng sau thời kỳ đại tuyệt chủng, có một khuynh hướng nhất thời tiến tới các loài vật nhỏ. Nhưng học thuyết này chỉ được ủng hộ bởi một số nhỏ các chủng loài và vẫn đang gây ra những tranh cãi lớn.

Sự thiếu hiểu biết cặn kẽ về khuynh hướng kích cỡ các loài sau thời kỳ thuyệt chủng, theo những gì được viết trong nghiên cứu, là, “Một nhầm lẫn rõ ràng xét trên sự suy giảm của các quần thể cá toàn cầu.”

Để liệt kê ra những khuynh hướng về kích cỡ các loài tại Sự kiện Hanhenberg, Sallan và cộng sự của cô, Andrew K. Galimberti, một sinh viên của đại học Maine, đã tích lũy được một bộ dữ liệu của 1120 hóa thạch các loài cá trong thời kỳ từ 419 đến 323 triệu năm trước. Họ tổng hợp những thông tin về kích cỡ các loài từ những nghiên cứu đã được công bố, mẫu vật tại bảo tàng, hình ảnh và những mẩu hóa thạch, sau đó, dựa trên những đặc điểm nổi bật của các loài, họ có thể suy ra được kích cỡ đầy đủ của chúng.

Những thống kê trên các hóa thạch đã cho thấy, cùng với Định luật Cope, loài có xương sống tăng dần về kích thước trong Kỷ Devon, khoảng 419 đên 359 triệu năm về trước.

Loài cá da phiến với kích thước bằng cả chiếc xe buýt.

Cho tới cuối Kỷ Devon, “ Có loài cá với tên gọi Cá da phiến cổ khớp (arthrodire placoderms) với bộ hàm lớn, chúng có kích thước tương đương với một chiếc xe buýt, và những họ hàng cá có chân, những loài cá lưỡng cư, cũng có kích thước gần tương tự” Sallan nói. “Có một số loài có kích thước nhỏ, nhưng phần lớn những sinh vật sống trong hệ sinh thái, từ những loài nhỏ yếu cho tới những kẻ săn mồi thượng thừa, đều có kích thước từ một mét trở lên“.

Và rồi đại tuyệt chủng xảy ra, đã hủy diệt sự sống trên trái đất. Hơn 97% số lượng loài có xương sống đã bị xóa sổ. Sallan và Galimberti tìm ra rằng, tiếp theo sự kiện tuyệt chủng, kích cỡ các loài giảm xuống và tiếp tục đi xuống trong một thời gian rất lâu - ít nhất là 40 triệu năm.

“Một vài chủng loài lớn còn sống sót, nhưng phần lớn đã tuyệt chủng,” theo lời Sallan. “Và kết quả cuối cùng là một đại dương trong đó hầu hết các loài cá mập đều nhỏ hơn một mét và hầu như các loài lưỡng cư đều nhỏ hơn 10cm, một kích thước cực nhỏ. Tuy nhiên, chúng chính là tổ tiên của mọi loài thống trị sau này, bao gồm cả con người”.

Để xem những học thuyết trước đây về sự liên quan giữa kích thước cơ thể với áp suất khí quyển hay nhiệt độ có thể giải đáp cho những gì họ đang tìm kiếm, các nhà nghiên cứu đã hệ thống lại những xu hướng kích cỡ chủng loài so với kiểu khí hậu trong các kỷ.

“Không hề có mối liên hệ nào với nhiệt độ hay kể cả lượng oxy, điều này đã đảo lộn mọi thứ đã được giả định trên loài có xương sống cả hiện tại và quá khứ,” Sallan nói. “Thay vào đó, nó cho chúng ta thấy những xu hướng này hoàn toàn dựa trên những yếu tố sinh thái”.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện những thông kê kỹ càng hơn được để chắc chắn rằng những mẫu được ưu tiên không ảnh hưởng tới nghiên cứu của họ và xác nhận rằng những xu hướng đó được phản ánh cả trong các nhánh tiến hóa chính lẫn những hệ sinh thái đặc thù.

Sallan nói rằng kết quả này gợi ý rằng cho thấy đại tuyệt chủng đã kích hoạt Hiệu ứng Lilliput trong một thời kỳ dài, trong đó, những sinh vật nhỏ hơn được ưu tiên hơn hẳn.

“Trước sự kiện tuyệt chủng, hệ sinh thái luôn cân bằng và phát triển mạnh nên các sinh vật có thời gian để trở nên to lơn hơn trước khi chúng sinh sản. Nhưng trước hậu họa tuyệt chủng, những hình thái sống đó đều là lối đi xấu cho sự phát triển lâu dài. Nên những loài cá nhỏ bé, sinh sản nhanh đã chiếm lấy toàn bộ trái đất.”

Những loài cá nhỏ thống trị đại dương.

Mô hình này cũng phản chiếu những thành công thấy được về mặt sinh thái của những loài thực vật sau thời kỳ hỗn loạn. Ví dụ, sau một cơn cháy rừng, những loài cỏ mọc lại nhanh sẽ là những thứ đầu tiên xâm chiếm cả một vùng, sau đó là những cây bụi, và đến cuối cùng mới là thời điểm những cây lớn phát triển. Tuy quá trình đó chỉ diễn ra trên một khung thời gian ngắn, khoảng 10 năm, nhưng nó giống với những gì các nhà nghiên cứu thấy được,những quá trình và hệ sinh thái có quy mô toàn cầu xảy ra hàng triệu năm dưới đại dương.

Với hàng loạt quần thể cá đang đứng trước sự nguy hiểm, cùng với sự lo ngại của các nhà sinh thái học về bờ vực của đại tuyệt chủng lần thứ sáu, lần này gây ra bởi chính con người, Sallan nói rằng, những kết quả này sẽ rung lên một hồi chuông cảnh báo sau bao lâu nữa, những loài động vật lớn lại trỗi dậy.

“Vấn đề không phải thứ gì đã tiêu diệt những loài cá lớn hay thứ gì gây mất cân bằng sinh thái. Những sự xáo trộn đã khiến cho chọn lọc tự nhiên chuyển hướng, những loài cá nhỏ hơn, sinh sản nhanh hơn có nhiều khả năng phát triển xa hơn, và sẽ phải mất thời gian rất dài để những loài cá khổng lồ trước đây trở lại theo cách nào chăng nữa.”

Tổng hợp