Симбиотические отношения кораллов датируются 385 миллионами лет

Исследователи из Института химии Общества Макса Планка в Майнце использовали анализ изотопов азота двух вымерших групп ископаемых кораллов. Они обнаружили, что симбиотические отношения между кораллами и водорослями начались более 385 миллионов лет назад, в девонский период.

В средний девонский период регионы Эйфель и Зауэрланд в Германии были покрыты тропическими морями. Окаменелые кораллы вымерших видов Tabulata и Rugosa, найденные в этом регионе, подтвердили их присутствие в этот период. Однако до сих пор неясно, осуществляла ли эти кораллы фотосинтез или нет.

Исследователи продемонстрировали симбиотическую связь, сравнив изотопы азота современных симбиотических и несимбиотических кораллов. Соотношение «тяжелого» азота (15N) к «легкому» азоту (14N) можно эффективно использовать для дифференциации стадий пищевой пирамиды.

Например, анализ изотопов азота может определить, питалось ли существо вегетарианской или мясной пищей. Если значение изотопа азота высокое, организм занимает более высокое место в пищевой пирамиде.

Более того, различные линии доказательств предполагают, что изотопное значение азота органического вещества, связанного с кальцифицирующими организмами, остается неизменным в течение миллионов лет. Поэтому органическое вещество, связанное с кораллами, можно использовать для оценки фотосимбиотической активности в ископаемых кораллах.

«Постоянная разница в значениях изотопов азота соответствует нашим ожиданиям и показывает типичный скачок в пищевой цепи. Это связано с тем, что симбиотические кораллы находятся на одну ступень ниже несимбиотических кораллов в этой иерархии», — говорят ученые.

Чтобы определить симбиоз, исследователи проанализировали окаменелости, собранные в регионе Зауэрланд. Образцы Tabulata и Rugosa показали значительно более низкие значения изотопов азота, что привело исследователей к выводу, что они уже жили в фотосимбиозе в период среднего девона.

«Фотосимбиоз может объяснить, почему древние рифы были высокопродуктивными и огромными по размеру, несмотря на бедную питательными веществами среду», — говорят ученые. «Более того, это новое знание позволяет лучше понять пищевые цепи ранних рифов».

Несмотря на то, что кораллы очень чувствительны к температуре и питательным веществам, исследование может дать более полное представление о древних коралловых рифах, которые росли в олиготрофной среде (с низким содержанием питательных веществ). Кроме того, это исследование может открыть возможности для изучения круговорота питательных веществ в палеозойскую эру.

Девонский период

Девон — геологический период палеозойской эры. Он начался около 419 миллионов лет назад и закончился около 359 миллионов лет назад. В девонский период тектонические плиты на Земле были очень активны, и суперконтиненты Лавруссия (Лавразия) и Гондвана вместе сблизились. В среднем девоне образовались огромные коралловые рифы, многие из которых сохранились в виде окаменелых структур в современной Европе, Северной Америке, Северной Африке, Австралии, России и Китае.

Анализ изотопов азота

Чем выше соотношение изотопов азота 15N к 14N в образце, тем выше положение животного в пищевой цепи. Метаболизм животных генерирует азотистые отходы, такие как аммоний или мочевина. Выделение этих продуктов метаболизма приводит к увеличению соотношения «тяжелого» азота (15N) к «легкому» азоту (14N) в организме по сравнению с его пищей. Следовательно, кораллы, питающиеся планктоном, демонстрируют более высокое соотношение азота, чем симбиотические кораллы.