Один из самых значимых всплесков биоразнообразия на Земле — 30-миллионный период взрывных эволюционных изменений, порождающих бесчисленные новые виды — возможно, связан с самым скромным существом, которого следует благодарить за жизненно важный этап в истории жизни: червей.
Согласно новым данным, рытье и закапывание доисторических червей и других беспозвоночных на дне океана вызвало цепочку событий, которые высвободили кислород в океан и атмосферу и помогли дать толчок так называемому Великому ордовикскому событию биодиверсификации, произошедшему примерно 480 миллионов лет назад. Выводы исследователей из Университета Джонса Хопкинса опубликованы в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.
«Действительно невероятно думать, как такие маленькие животные, которых сегодня даже не существует, могли так глубоко изменить ход эволюционной истории», — сказала старший автор Майя Гомес. «Благодаря этой работе мы сможем изучить химию ранних океанов и по-новому интерпретировать части геологической летописи».
Чтобы лучше понять, как изменения уровня кислорода повлияли на крупномасштабные эволюционные события, Гомес и ее исследовательская группа обновили модели, которые подробно описывают время и темпы увеличения количества кислорода на протяжении сотен миллионов лет.
Они исследовали взаимосвязь между перемешиванием осадка, вызванным, в частности, роющими червями, с минералом под названием пирит , который играет ключевую роль в накоплении кислорода. Чем больше пирита образуется и закапывается под грязью, илом или песком, тем выше уровень кислорода.
Исследователи измерили пирит в девяти участках вдоль береговой линии Мэриленда в Чесапикском заливе, что служит показателем ранних условий океана. Участки даже с перемешанными осадками толщиной всего в несколько сантиметров содержали значительно больше пирита, чем места без перемешивания и места с глубоким перемешиванием.
По словам Гомеса, полученные результаты бросают вызов предыдущим предположениям о том, что взаимосвязь между пиритом и смешиванием отложений оставалась одинаковой в разных средах обитания и во времени.
Принято считать, что, поскольку животные взбивали осадочные породы, зарываясь в дно океана, недавно обнаруженный пирит подвергался воздействию кислорода в воде и разрушался им - процесс, который в конечном итоге предотвратил бы накопление кислорода в атмосфере и океане. Смешанные отложения рассматривались как свидетельство того, что уровень кислорода оставался стабильным.
Новые данные показывают, что небольшое количество отложений, смешавшихся с водой с очень низким уровнем кислорода, подвергло бы погребенный пирит, серу и органический углерод воздействию кислорода ровно настолько, чтобы дать толчок образованию большего количества пирита.
«Это что-то вроде Златовласки. Условия должны быть подходящими. Вам нужно немного перемешать, чтобы кислород попал в осадок, но не настолько, чтобы кислород разрушил весь пирит и не было никаких чистых накоплений», — сказал Калев Ханцу, докторант Университета Джонса Хопкинса и первый автор статьи.
Когда исследователи применили эту новую взаимосвязь между пиритом и глубиной смешивания отложений к существующим моделям, они обнаружили, что уровень кислорода оставался относительно неизменным в течение миллионов лет, а затем повысился в палеозойскую эпоху, а резкий подъем произошел в ордовикский период.
По словам исследователей, дополнительный кислород, вероятно, способствовал Великому ордовикскому событию биоразнообразия, когда новые виды быстро процветали.
«Всегда возник вопрос о том, как уровень кислорода связан с теми моментами в истории, когда эволюционные силы усиливаются и вы видите большее разнообразие жизни на планете», — сказала Гомес. «В кембрийский период также произошло массовое видообразование, но новые модели позволяют нам исключить кислород и сосредоточиться на других вещах, которые могли стимулировать эволюцию в это время».
