Когда почти 500 миллионов лет назад виды на Земле быстро диверсифицировались, эта эволюция была обусловлена сложными факторами, включая глобальное похолодание, увеличение количества кислорода в атмосфере и увеличение количества питательных веществ в океанах. Но, согласно новому исследованию доктора Алисии Стигал, профессора геологических наук в Университете Огайо, потребовалось сочетание многих глобальных экологических и тектонических изменений, происходящих одновременно и объединяющихся как строительные блоки, чтобы вызвать быстрое разнообразие в новые виды.
Она и ее коллеги-исследователи сузились до определенного времени в эпоху, известную как ордовикская радиация, показав, что новые виды на самом деле быстро развивались в течение гораздо более короткого периода времени, чем считалось ранее. Они утверждают, что Великое событие биоразнообразия, в ходе которого появилось много новых видов, произошло во время дарривилийского этапа около 465 миллионов лет назад. Их исследование «Скоординированные биотические и абиотические изменения во время Великого ордовикского события биоразнообразия: Дарривилианская сборка раннепалеозойских строительных блоков» было опубликовано в журналах «Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология» в рамках специального выпуска, который они редактируют о Великом ордовикском событии биоразнообразия.
Новые наборы данных позволили им показать, что то, что ранее выглядело как развитие видов, широко распространенное во времени и в зависимости от географии, на самом деле было импульсом диверсификации. Представьте себе мир до континентов, какими мы их знаем, когда большая часть суши располагалась к югу от экватора, и только небольшие континенты и острова в бескрайних океанах над тропиками. Затем представьте ледяные шапки, формирующиеся над южным полюсом. По мере образования ледяных шапок океан отступает, а вокруг островов и в морях, расположенных на вершинах континентов, формируются локальные изолированные среды. В этих мелководных морских средах развиваются новые виды.
Тогда представьте себе, как тают ледяные шапки и снова поднимаются океаны, а эти новые виды оседлают волны глобальной диверсификации, чтобы заселить новые регионы. Затем цикл повторяется, создавая волны новых видов и новых расселений.
Зажигая искру диверсификации
Ранняя эволюция животной жизни на Земле - сложная и увлекательная тема. Кембрийский взрыв (примерно от 540 до 510 миллионов лет назад) породил ошеломляющее разнообразие строений тела, но очень мало отдельных видов каждого из них, отмечает Стигал. Но почти 40 миллионов лет спустя, в ордовикский период, эта ситуация изменилась в связи с быстрым распространением видов и родов во время Великого ордовикского события биоразнообразия.
Спусковые механизмы GOBE и процессы, которые способствовали диверсификации, были предметом многочисленных дискуссий, но большинство ученых-геологов не до конца рассмотрели, как изменения, такие как глобальное похолодание или увеличение насыщения кислородом, будут способствовать увеличению диверсификации.
Недавний обзорный документ Стигалла и международной группы сотрудников пытается внести ясность в эти вопросы. Для этого исследования Стигал объединился с Коулом Эдвардсом (Аппалачский государственный университет), осадочным геохимиком, и коллегами-палеонтологами Кристианом Мак Орумом Расмуссеном (Копенгагенский университет) и Ребеккой Фримен (Университет Кентукки), чтобы проанализировать, как меняется физическая система Земли во время ордовик мог способствовать этому быстрому увеличению разнообразия.
В своей статье Стигал и его коллеги демонстрируют, что основной импульс диверсификации во время GOBE ограничен во времени и произошел в среднем ордовике на дарривилийском этапе (около 465 миллионов лет назад). Многие изменения физической системы Земли, в том числе охлаждение океана, увеличение доступности питательных веществ и увеличение количества атмосферного кислорода накапливаются в интервале, предшествующем дарривилианскому периоду..
Эти физические изменения были необходимыми строительными блоками, но их самих по себе было недостаточно, чтобы зажечь искру диверсификации.
Недостающим компонентом был метод поочередного соединения и изоляции популяций видов через циклы наместничества и рассредоточения. Эта искра, наконец, возникает на дарривилийской стадии, когда над южным полюсом ордовикской Земли образуются ледяные шапки. Увеличение и уменьшение этих ледяных щитов вызывало подъем и падение уровня моря (аналогично плейстоцену), что обеспечивало попеременное соединение и разъединение, необходимое для быстрого накопления разнообразия.
Стигал и ее сотрудники сравнили это со сборкой строительных блоков, необходимых для преодоления порога.