Эволюция жизни в океане изменилась 170 миллионов лет назад

Согласно новым исследованиям, океан, каким мы понимаем его сегодня, был сформирован глобальным эволюционным изменением около 170 миллионов лет назад.

До этого момента успехи организмов, живущих в морской среде, строго контролировались небиологическими факторами, включая химию океана и климат. Однако, начиная с середины юрского периода (около 170 миллионов лет назад), биологические факторы, такие как отношения хищник-жертва, становились все более важными.

Ученые пишут в журнале Nature Geoscience, что это изменение совпало с распространением планктона, секретирующего карбонат кальция, и последующим их отложением на дне океана. Они считают, что рост этого планктона стабилизировал химический состав океана и обеспечил условия для одного из самых заметных разнообразий морской жизни в истории Земли.

«Сегодня огромные площади дна океана покрыты эквивалентом мела, состоящим из микроскопических организмов, которые стали доминировать в середине юрского периода. Меловая масса помогает уравновесить кислотность океана, и с этим балансом организмы меньше подвержены кратковременным нарушениям химии океана, чем это было ранее», — говорят исследователи.

Цель исследования состояла в том, чтобы проверить гипотезу о том, что эволюционное значение небиологической среды уменьшилось с течением времени.

С момента своего появления более 540 миллионов лет назад многоклеточная жизнь развивалась под влиянием как небиологической, так и биологической среды, но как изменился баланс между этими факторами, в значительной степени оставалось неизвестным.

Кальцинированные морские ракушки являются идеальным тестом для ответа на этот вопрос, так как арагонит и кальцит — минералы, из которых состоят морские ракушки — также образуются в океане небиологически.

В своем исследовании авторы использовали обширную глобальную историю окаменелостей морских организмов, выделяющих карбонат кальция, которая охватывает более 400 000 образцов, датируемых от 10 000 лет до нашей эры до примерно 500 миллионов лет назад.

Используя реконструкцию температуры и состава воды океана в прошлом, авторы оценили долю арагонита и кальцита, которые неорганически образовались в океане в 85 геологических стадиях через 500 миллионов лет.

Посредством ряда специально разработанных статистических анализов этот неорганический образец арагонит-кальцитовых морей затем сравнивался с минеральным составом морских раковин за это же время.

Результаты показывают, что вплоть до середины юрского периода, около 170 миллионов лет назад, экологический успех секретирующих раковины морских организмов был тесно связан с их составом оболочки: организмы, которые выделяли минерал, который был благоприятен для окружающей среды, имели эволюционное преимущество.

Тем не менее, система «Земля-Жизнь» навсегда революционизировалась с появлением кальцинирующего планктона, который расширил производство карбоната кальция с континентальных шельфов до открытого океана.

Это гарантировало, что эволюционное воздействие эпизодов серьезных изменений климата и вызванного этим подкисления океана было менее серьезным, чем сопоставимые события ранее в истории Земли.

«В течение истории Земли произошло несколько крупных событий, которые сформировали эволюцию жизни на нашей планете, такие как пять массовых вымираний или «кембрийский взрыв». Наши исследования идентифицируют ранее пропущенное событие такого масштаба около 170 миллионов лет назад, когда появление планктона, секретирующего карбонат кальция, сняло ограничения на эволюцию. В результате жизнь в океане развилась до уровня, намного превышающего то, что существовало раньше».

Jurassic shift from abiotic to biotic control on marine ecological success, Nature Geoscience, DOI: 10.1038/s41561-019-0392-9, https://nature.com/articles/s41561-019-0392-9