Жизни требуется не менее 10 миллионов лет, чтобы полностью восстановиться после массового вымирания, предел скорости восстановления видового разнообразия, который хорошо известен среди ученых. Объяснения этого очевидного правила обычно ссылаются на факторы окружающей среды, но исследования, проведенные Техасским университетом в Остине, связывают отставание с чем-то другим: эволюцией.
Предел скорости восстановления наблюдался во всей летописи окаменелостей, от «Великого вымирания», уничтожившего почти всю жизнь в океане 252 миллиона лет назад, до массивного удара астероида, унесшего жизни всех нелетающих динозавров. Исследование, опубликованное 8 апреля в журнале Nature Ecology & Evolution, сосредоточено на более позднем примере. В нем показано, как жизнь восстанавливалась после последнего массового вымирания на Земле, которое уничтожило большинство динозавров 66 миллионов лет назад. Столкновение с астероидом, вызвавшее вымирание, - единственное событие в истории Земли, которое вызвало глобальные изменения быстрее, чем современное изменение климата, поэтому авторы говорят, что исследование может дать важную информацию о восстановлении после продолжающихся событий вымирания, вызванных деятельностью человека.
Идея о том, что эволюция - в частности, сколько времени требуется выжившим видам, чтобы развить черты, которые помогают им заполнять открытые экологические ниши или создавать новые - может стоять за пределом скорости восстановления вымирания, является теорией, предложенной 20 лет назад. Исследователи заявили, что это первое исследование, в котором найдены доказательства этого в палеонтологической летописи..
Команда отслеживала восстановление с течением времени, используя окаменелости планктона, называемого фораминиферами, или форамами. Исследователи сравнили разнообразие форм с их физической сложностью. Они обнаружили, что общая сложность восстанавливается раньше, чем количество видов - открытие, которое предполагает, что необходим определенный уровень экологической сложности, прежде чем диверсификация сможет начать развиваться.
Другими словами, массовые вымирания уничтожают хранилище эволюционных инноваций прошлых эпох. Ограничение скорости связано со временем, которое требуется для создания нового набора признаков, которые могут производить новые виды со скоростью, сравнимой с тем, что было до вымирания.
Ведущий автор Кристофер Лоури, научный сотрудник Института геофизики Техасского университета (UTIG), сказал, что тесная связь сложности пласта с пределом скорости восстановления указывает на эволюцию как на контроль скорости.
«Мы видим это в нашем исследовании, но подразумевается, что те же самые процессы будут активны во всех других случаях вымирания», - сказал Лоури. «Я думаю, что это вероятное объяснение ограничения скорости восстановления для всего».
Лоури написал статью в соавторстве с Эндрю Фраассом, научным сотрудником Бристольского университета, который проводил исследование в Государственном университете Сэма Хьюстона. UTIG является исследовательским подразделением Школы наук о Земле Джексона UT.
Исследователи были вдохновлены изучением связи между восстановлением и эволюцией из-за более ранних исследований, которые показали, что восстановление заняло миллионы лет, несмотря на то, что многие районы стали обитаемыми вскоре после последнего массового вымирания Земли. Это предполагало наличие контролирующего фактора, отличного от окружающей среды.
Они обнаружили, что, хотя разнообразие форм в целом было уничтожено астероидом, выжившие виды быстро восстановились, чтобы заполнить имеющиеся ниши. Однако после этого первоначального восстановления дальнейшие всплески видового разнообразия должны были ждать появления новых признаков. Как и предсказывало ограничение скорости, через 10 миллионов лет после вымирания общее разнообразие форм почти вернулось к уровням, наблюдавшимся до вымирания. Окаменелости форамов широко распространены в океанских отложениях по всему миру, что позволяет исследователям внимательно отслеживать разнообразие видов без каких-либо больших временных промежутков.
Пинчелли Халл, доцент Йельского университета, сказал, что статья проливает свет на факторы, способствующие выздоровлению.
«До этого исследования люди могли рассказать вам об основных закономерностях разнообразия и сложности, но они не смогли бы ответить, как они соотносятся друг с другом в количественном отношении», - сказала она.
Авторы говорят, что восстановление после прошлых вымираний предлагает дорожную карту того, что может произойти после современного продолжающегося вымирания, вызванного изменением климата, потерей среды обитания, инвазивными видами и другими факторами.