Древние океанические вымирания происходили поэтапно, а не одновременно

Фото из открытых источников

Новый анализ показал, что крупное глобальное похолодание, произошедшее около 34 миллионов лет назад, не привело к единичному массовому вымиранию морских организмов. Вместо этого, события развернулись в виде серии поэтапных экологических нарушений в различных океанических местообитаниях. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Это открытие позволяет рассматривать один из крупнейших климатических сдвигов на Земле не как единичный момент коллапса, а как длительное изменение облика морской жизни.

На основе анализа 161 геологического разреза и керна ископаемых находок можно увидеть, как морские виды неравномерно изменялись с течением времени, а не исчезали все сразу.  Восстановив эту глобальную последовательность, Цзюньсюань Фань из Нанкинского университета (НЦЮ) задокументировал отчетливые закономерности потерь и стабильности, напрямую связанные с местами обитания организмов в океане. 

Численность видов, обитающих на поверхности и мелководье, оставалась стабильной, прежде чем резко сократиться, в то время как сообщества, обитающие на более глубоких участках, следовали более медленной и постепенной траектории. Такое расхождение во времени показывает, что переход нельзя объяснить одной общей причиной, указывая вместо этого на множество перекрывающихся факторов окружающей среды.

Главными действующими лицами были фораминиферы — крошечные одноклеточные морские организмы, строящие раковины, остатки которых миллиардами накапливаются на морском дне. Одни плавали у поверхности, другие обитали на тёплом мелководье, а третьи занимали более тёмный ил далеко на дне.

Поскольку уровень света, температуры, пищи и кислорода резко меняется с глубиной, каждая группа сталкивалась с одинаковым охлаждением по-разному. Этот экологический раскол объясняет, почему новый рекорд выглядит не столько как один крах, сколько как длительная перестановка.

Задолго до того, как Антарктида покрылась крупными ледниковыми щитами, в позднем эоцене уже наблюдалось сокращение разнообразия морской фауны на протяжении миллионов лет.

Поначалу количество плавающих на поверхности и мелководных форм оставалось относительно стабильным, даже несмотря на то, что общая фоновая тенденция продолжала снижаться.

Между тем, в начале приабонского периода произошел кратковременный всплеск численности мелких донных обитателей, когда, по-видимому, больше пищи достигло более глубоких мест обитания. Этот ранний всплеск — одна из причин, по которой исследование отвергает прежнюю практику сводить этот период к одному единственному кризису.

Наиболее резкий перелом произошел, когда в начале олигоцена в Антарктиде появился первый ледниковый покров континентального масштаба.

Похолодание на поверхности моря привело к сокращению численности тепловодных видов, а понижение уровня моря сузило мелководные местообитания, где обитало много более крупных видов.

Согласно более полным климатическим данным, этот поворотный момент для Земли произошел около 33,9 миллионов лет назад.

В ходе изучения ископаемых остатков, плавающие на поверхности и более крупные донные формы быстро теряли виды как раз в тот момент, когда установился более холодный мир.

Сообщества, обитающие в глубоководных районах, не прекратили свое существование одновременно, и эта задержка является одним из наиболее очевидных выводов, полученных на основе имеющихся данных.

По мере охлаждения океанов более мощный биологический насос — поглощение углерода из поверхностных вод — мог способствовать развитию видов, обитающих на более глубоких слоях морского дна.

Лишь позже численность этих мелких донных организмов начала резко сокращаться, вероятно, из-за постоянных изменений химического состава глубинных вод и пищевых привычек. Эта задержка означает, что одно и то же глобальное похолодание может какое-то время способствовать развитию одной среды обитания, а впоследствии нанести ей вред.

Когда команда сопоставила данные о разнообразии с климатическими данными, группы совпали с различными частями земной системы.

Виды, обитающие на поверхности и на мелководье, более точно отслеживали изменения температуры поверхности моря и глобального уровня моря, чем глубоководные виды.

Вместо этого мелкие донные организмы следовали изменениям, связанным с температурой глубоководных океанических вод и круговоротом углерода, что соответствует их более темной среде обитания с ограниченным количеством пищи.

Такое разделение превращает расплывчатую историю вымирания в карту того, кто первым подвергся какому стрессу.

Два столкновения с астероидами в позднем эоцене давно манили ученых, искавших единый триггер, но хронология событий не совпадает.

Небольшое оползень донных организмов начался еще до мощного ледникового импульса, в то время как поверхностные группы не показали коллапса, соответствующего моменту удара ледника.

Позднее вулканическая активность в Афар-Аравийской провинции могла усугубить напряжение в глубоководных районах океана, однако доказательства такой связи пока носят предварительный характер.

Ни одно отдельно взятое бедствие не может однозначно объяснить все биологические изменения во времени, даже несмотря на то, что несколько изменений окружающей среды происходили одновременно.

Новый эволюционный алгоритм, метод поиска, улучшающийся за счет вариативности и отбора, позволил добиться более четкой истории.

Фан и его коллеги из Университета Нью-Джерси разработали эту программу для объединения разрозненных локальных ареалов распространения ископаемых в единую временную шкалу.

На основе примерно 40 000 наблюдений за 1269 видами, программа позволила составить временную шкалу с шагом приблизительно в 29 000 лет. Эта дополнительная деталь стала решающим фактором, позволившим избежать как комбинированной модели поведения, так и отдельных потерь, пауз и отскоков.

На протяжении десятилетий сводные данные с низким разрешением создавали впечатление, что этот переход был вызван одним массовым вымиранием морских организмов, за которым последовало простое восстановление.

В китайских репортажах об исследовании это было изложено прямо: «не всеобщее вымирание, но каждая группа пошла своим путем».

Это различие позволяет ученым точнее интерпретировать другие кризисы глубокого прошлого, поскольку различные среды обитания могут выходить из строя в совершенно разные временные рамки.

Это также дает Университету Нью-Джерси и его сотрудникам образец для перепроверки старых историй о вымираниях, которые были построены на основе приблизительных данных.

При рассмотрении с высоким разрешением переход от эоцена к олигоцену предстает как многослойное экологическое событие, а не как единичное изменение, происходящее повсюду одновременно.

Это не означает, что сегодняшнее потепление — повторение прошлого, но показывает, почему быстрые глобальные изменения могут определять победителей и проигравших в зависимости от среды обитания.