SỰ KIỆN TUYỆT CHỦNG CUỐI KỶ ORDOVIC MỞ ĐƯỜNG CHO CÁC LOÀI CÁ CÓ HÀM

Một nghiên cứu mới của các nhà cổ sinh vật học tại Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa (OIST) cho thấy sự kiện tuyệt chủng hàng loạt cuối Kỷ Ordovic (Late Ordovician Mass Extinction, LOME), diễn ra cách đây khoảng 445-443 triệu năm, đã đóng vai trò quyết định trong việc tái cấu trúc hệ sinh thái biển và tạo điều kiện cho sự xuất hiện của các nhóm cá có hàm đầu tiên. Công trình này góp phần giải thích vì sao phần lớn các dòng dõi cá chỉ xuất hiện rõ ràng trong hồ sơ hóa thạch hàng chục triệu năm sau thời điểm chúng được cho là đã tiến hóa.

Sacabambaspis, một trong những chi cá không hàm nổi tiếng nhất. Đồ họa của Petr Menshikov.

Theo nhóm tác giả, LOME đã gây ra sự suy giảm mạnh ở nhiều nhóm động vật biển, bao gồm cả các loài cá miệng tròn (Cyclostomi) cổ đại như cá răng nón (Conodonta), một nhóm động vật không hàm từng rất phổ biến. Sự biến mất của các nhóm này, cùng với tổn thất ở các loài cá có hàm nguyên thủy và nhiều sinh vật trôi nổi trong đại dương, đã tạo ra một khoảng trống sinh thái lớn trong các hệ sinh thái biển thời kỳ đó.

Dựa trên cơ sở dữ liệu toàn cầu mới được tổng hợp về hóa thạch động vật có xương sống trong Đại Cổ sinh, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng sau sự kiện tuyệt chủng, những hệ sinh thái còn sót lại đã ghi nhận sự xuất hiện lần đầu tiên của hầu hết các dòng dõi động vật có xương sống chủ chốt trong Đại Cổ sinh, thời kỳ thường được gọi là “kỷ nguyên của các loài cá”. Sự gia tăng đa dạng này diễn ra song song ở nhiều khu vực biệt lập, nơi các loài cá có hàm và không hàm tiến hóa độc lập trong những “khu trú ẩn” sinh thái kéo dài hàng triệu năm.

LOME diễn ra theo hai giai đoạn, trong bối cảnh Trái Đất trải qua biến động khí hậu mạnh, thay đổi hóa học đại dương, băng hà đột ngột và dao động mực nước biển. Những biến động này đã tàn phá hệ sinh thái biển và tạo ra một “khoảng trống hậu tuyệt chủng” kéo dài đến đầu Kỷ Silur, được biết đến như “khoảng trống Talimaa”. Trong giai đoạn này, mức độ phong phú toàn cầu của động vật có xương sống duy trì ở mức rất thấp, và phần lớn hóa thạch chỉ còn là các vi hóa thạch rời rạc.

Tuyệt chủng hàng loạt cuối Kỷ Ordovic đã mở ra thời kỳ hoàng kim của các loài cá có hàm như Dunkleosteus.

Quá trình phục hồi diễn ra chậm và kéo dài suốt 23 triệu năm của Kỷ Silur. Các dòng dõi cá có hàm thời kỳ này tăng trưởng theo từng đợt nhỏ, thay vì lan rộng nhanh chóng trên các đại dương cổ. Nghiên cứu cho thấy mức độ đặc hữu cao ở các loài cá có hàm đầu tiên, vốn tiến hóa trong những khu vực trú ẩn ổn định và biệt lập. Một trong những khu vực quan trọng nhất là Nam Trung Quốc, nơi xuất hiện các hóa thạch cơ thể hoàn chỉnh đầu tiên của cá có hàm, bao gồm cả những dạng có quan hệ gần với cá mập hiện đại.

Những loài cá này vẫn bị giới hạn trong phạm vi địa lý hẹp suốt hàng triệu năm trước khi phát triển khả năng di chuyển qua đại dương để mở rộng sang các hệ sinh thái khác. Mô hình phục hồi sau LOME cũng tương đồng với các sự kiện tuyệt chủng lớn khác, chẳng hạn như cuối Kỷ Devon, với đặc điểm là thời gian dài duy trì đa dạng thấp và sự trỗi dậy muộn của các nhóm cá có hàm.

Theo nhóm nghiên cứu, việc kết hợp dữ liệu về vị trí, hình thái, sinh thái và đa dạng hóa đã giúp tái dựng cách các hệ sinh thái động vật có xương sống phục hồi sau biến động môi trường quy mô lớn. Công trình này góp phần lý giải vì sao hàm tiến hóa, vì sao động vật có hàm trở nên vượt trội, và vì sao sự đa dạng sinh học biển hiện đại bắt nguồn từ các nhóm sống sót sau LOME thay vì các dạng cổ xưa hơn như cá răng nón hay bọ ba thùy.

Nghiên cứu được công bố ngày 9 tháng Một trên tạp chí Science Advances.