Палеонтологи, исследующие морское дно у берегов южной Калифорнии, обнаружили потерянную экосистему, которая на протяжении тысячелетий питала сообщества гребешков и панцирных морских организмов, называемых брахиоподами.
Эти брахиоподы и морские гребешки процветали на участке побережья, простирающемся примерно на 250 миль от Сан-Диего до Санта-Барбары, по крайней мере, 4000 лет. Но к началу 20-го века они вымерли, их заменили живущие в иле роющие моллюски, которые сегодня населяют это морское дно. Палеонтологи Адам Томашович из Словацкой академии наук и Сьюзан Кидвелл из Чикагского университета изучают потерянную экосистему в исследовании, опубликованном онлайн 7 июня в Proceedings B Королевского общества.
Доказательства указывают на то, что вымирание плеченогих моллюсков и гребешков произошло менее чем за столетие. Поскольку это сообщество исчезло до того, как биологи начали брать пробы с морского дна, о его существовании никто не подозревал. Остались только мертвые раковины, что позволяет палеонтологам провести анализ.
«Эта потеря произошла в 19 веке, то есть задолго до урбанизации и потепления климата», - сказал Кидвелл, профессор геофизических наук Уильяма Рейни Харпера. «Исчезновение этих многочисленных животных-фильтраторов совпало с ростом поголовья скота и земледелием на прибрежных землях, что привело к увеличению отложений ила на континентальном шельфе, далеко за пределами озера и прибрежных районов, где, как мы ожидаем, этот стресс окажет влияние».
Континентальные шельфы, затопленные плечи континентов, явление всемирное. Они образуют особую среду, отделенную крутым склоном от гораздо более глубокого и обширного пространства дна океана за его пределами, и обеспечивают ключевые места обитания для биоразнообразия и рыболовства.
Морское дно у берегов Южной Калифорнии является одним из наиболее тщательно изученных в мире, но, применяя геологические методы к современным биологическим образцам морского дна, Кидвелл и Томашович столкнулись с неожиданными результатами. Сегодня это морское дно состоит из мягких отложений, где такие существа, как сегментированные черви, ракообразные, моллюски, крабы и морские ежи, питаются органическими веществами.
Это принципиально иная экосистема, чем та, которая предшествовала ей не так давно, сказал Томашович, возглавляющий кафедру палеоэкологии и эволюции организмов в Словацкой академии.
«Применяемые здесь методы предоставляют важную информацию о реакции экосистемы на природные и антропогенные нагрузки в недоступных для других условиях временных масштабах», - сказал он.
Внедрив эти методы с 2000-х годов, Кидвелл и ее коллеги способствовали развитию палеобиологии сохранения. Их работа показала, что несоответствие между живыми популяциями и раковинами, которые они оставляют на современном морском дне, не свидетельствует о плохой сохранности. Вместо этого различия указывают на недавний экологический сдвиг, который обычно вызван деятельностью человека, такой как загрязнение или дноуглубительные работы.
Томашович и Кидвелл основали свое новое исследование на анализе образцов и данных, собранных из нескольких источников. Они провели собственное исследование морского дна у берегов Южной Калифорнии, но им также были полезны образцы и данные мониторинга, которые другие ученые собирали в этом районе с 1954 года.
Брахиоподы и гребешки, предпочитающие холодные воды и гравийную среду, обитают от границы США и Мексики до залива Аляска. Томашович и Кидвелл исключили потепление климата как вероятного виновника коллапса их экосистемы, учитывая, что большие популяции плеченогих сохранились вблизи острова Каталина, где температура воды аналогична температуре прибрежных вод материковой части Южной Калифорнии..
Палеонтологи вместо этого указали на драматические изменения, которые претерпели водоразделы южной Калифорнии с 1769 года, после того как испанские миссионеры завезли в этот район крупный рогатый скот, лошадей и овец.
Исследователи установили возраст плеченогих, используя метод молекулярного датирования, называемый рацемизацией аминокислот. Все 190 проанализированных раковин были старше 100 лет, а большинство из них старше 200 лет, что указывает на то, что начало вымирания популяции совпало с ростом скотоводства и земледелия на близлежащем материке.
Брахиоподы и морские гребешки плохо переносят высокие уровни взвешенных частиц, что делает их уязвимыми к побочным эффектам региональной экономики, которая с 1769 по 1860-е годы сосредоточилась на животноводстве. В то время большая часть современных округов Лос-Анджелес и Ориндж подвергалась неуправляемому выпасу скота на открытых пастбищах. Экономика перешла к сельскому хозяйству в конце 19 века, но в отсутствие методов сохранения почвы побочные эффекты на прибрежные районы океана не ослабли бы до начала 20 века.
Исследователи пришли к выводу, что заиление, связанное с этим длительным периодом неуправляемого землепользования, вероятно, привело к коллапсу популяций брахиопод и гребешка.
«Истребление было завершено к началу урбанизации 21-го века, потепления, донного рыболовства и научных исследований», - сообщают Томашович и Кидвелл, подчеркивая ценность объединения многих линий исторических свидетельств, особенно применения палеобиологических методов к современных экосистем, чтобы получить более полную картину недавних биотических изменений.
Они также пришли к выводу, что заиление, возникающее в результате использования прибрежных земель, является недооцененным экологическим фактором на континентальных шельфах по всему миру.