Pteropoda (Mollusca, Gastropoda, Thecosomata)from the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (United States Atlantic Coastal Plain)

Arie W. Janssen, Jocelyn A. Sessa, and Ellen Thomas

Plain Language Abstract

Approximately 56 million years ago, the Earth underwent geologically rapid global warming by ~5-8° C, during an event called Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). The response of many marine and terrestrial plants, animals, and microorganisms to the PETM has been well documented, but marine mollusks (clams, snails, and relatives) are an exception. Here, we describe the first known assemblage from the PETM of pteropods (commonly known as "sea butterflies"), snails that have evolved to swim, spending their entire lives in the water column. We find six species of pteropods, one of which is new, whereas previously only one species was known from the earliest Eocene and older. Pteropods have thin shells that are not easily preserved, so rapid burial, triggered by increased sediment supply due to high rainfall, may have created the conditions that allowed the pteropods to be preserved. Potential ancestors, however, have never been found anywhere, so we suggest instead that the PETM may have triggered diversification in pteropods.

Resumen en Español

Pteropoda (Mollusca, Gastropoda, Thecosomata) del Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno (Llanura Costera del Atlántico de Estados Unidos)

La respuesta de muchos organismos al Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (MTPE; ~56 Ma) ha sido documentada, pero no se conocen moluscos marinos de depósitos de esa edad. Describimos por primera vez una asociación MTPE de pterópodos (moluscos planctónicos) consistente de seis especies representando tres géneros (Altaspiratella, Heliconoides y Limacina). Cuatro especies pudieron identificarse a nivel de especie y una de éstas, Limacina novacaesarea sp. nov., se describe como nueva. Solamente el género Heliconoides se conocía previamente de sedimentos pre-eocenos, con un único espécimen campaniano y una especie del Paleoceno más tardío. Recuperamos pterópodos de Marlboro Clay (Llanura Costera del Atlántico de Estados Unidos), correspondiente a paleoprofundidades de plataforma interna (parte sur del engolfamiento de Salisbury) a media-externa (Llanura Costera de Nueva Jersey). La mayoría de las asociaciones de pterópodos actuales habitan profundidades de 200 m o más, por lo que su ocurrencia a profundidades de plataforma puede reflejar transporte desde aguas más abiertas. Durante el MTPE, el pH en las aguas más superficiales del océano puede haber declinado, pero esto no causó disolución de los pterópodos antes de que llegasen al fondo marino, posiblemente debido a un efecto buffer en aguas costeras. La aparición aparentemente repentina de tres géneros podría reflejar una mejor preservación debido a altas tasas de sedimentación, dado que las formaciones infra- y suprayacentes muestran una pobre preservación de microfósiles calcáreos. Sin embargo, no se han encontrado potenciales ancestros en ningún lado, por lo que consideramos que es más probable que los cambios ambientales rápidos durante el MTPE, tales como de temperatura, escorrentía y flujos de nutrientes, y la química oceánica, pueden haber disparado la diversificación de los pterópodos.

Palabras clave: PETM; Ypresiano; Llanura Costera de Nueva Jersey; Pteropoda; especie nueva

Traducción: Diana Elizabeth Fernández

Résumé en Français

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Translator: Kenny J. Travouillon or Antoine Souron

Deutsche Zusammenfassung

Pteropoda (Mollusca, Gastropoda, Thecosomata) aus dem Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum (Atlantische Küstenebene der Vereinigten Staaten)

Die Reaktionen vieler Organismen auf das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum (PETM; ~56 Ma) wurde dokumentiert, doch marine Mollusken aus dieser Zeit nicht bekannt. Wir beschreiben zum ersten Mal eine PETM-Assemblage von Preopoden (planktischen Mollusken), die aus sechs Arten und drei Gattungen (Altaspiratella, Heliconoides und Limacina) besteht. Vier Arten konnten auf das Artniveau bestimmt werden und eine davon, Limacina novacaesarea sp. nov., ist als neue Art beschrieben. Bis jetzt war nur die Gattung Heliconoides mit einem Stück aus dem Campanium und einer spätpaläozänen Art aus prä-eozänen Sedimenten bekannt. Wir entdeckten Pteropoden aus dem Marlboro-Ton (Atlantische Küstenebene der Vereinigten Staaten), abgelagert in Paläotiefen vom inneren Schelf (Südliche Salisbury-Bucht) bis zum mittleren-äußeren Schelf (New Jersey Küstenebene). Die meisten lebenden Pteropoden-Assemblagen kommen in Wassertiefen von 200m oder mehr vor, so dass ihre Existenz auf dem Schelf einen Transport aus offeneren Gewässern nahelegt. Während des PETM ging der PH-Wert in der oberen Wassersäule möglicherweise zurück, was jedoch nicht der Grund für die Auflösung der Pteropoden vor Erreichen des Meeresbodens war, möglicherweise wegen einer Pufferfunktion in den Küstengewässern. Das offensichtlich plötzliche Auftreten von drei Gattungen reflektiert möglicherweise eine bessere Erhaltung aufgrund von hohen Sedimentationsraten, da die darunter-und darüber liegenden Formationen schlechte Erhaltungszustände kalzitischer Mikrofossilien zeigen. Potentielle Vorfahren wurden jedoch nirgendwo gefunden, daher halten wir es für wahrscheinlicher, dass die schnellen Umweltveränderungen während des PETM, wie Temperatur, Nährstofffluß und Meerwasserchemie, der Auslöser für die Pteropoden-Diversifikation gewesen sein könnte.

Schlüsselwörter: PETM; Ypresium; New Jersey Küstenebene; Pteropoda; neue Art

Translator: Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa