Нове дослідження, проведене геобіологами Virginia Tech, визначає причину першого відомого масового вимирання тварин у зниженні глобальної доступності кисню, що призвело до втрати більшості тварин, які жили ближче до кінця едіакарського періоду приблизно 550 мільйонів років тому.
Дослідження, очолюване Скоттом Евансом, докторантом Департаменту наук про Землю, що є частиною Технічного коледжу Вірджинії, показує це найдавніше масове вимирання приблизно 80 відсотків тварин у цьому інтервалі. «Це включало втрату багатьох різних типів тварин, однак ті, чиї плани тіла та поведінка вказують на те, що вони покладалися на значну кількість кисню, здається, постраждали особливо сильно», — сказав Еванс. «Це свідчить про те, що вимирання було контрольованим середовищем, як і всі інші масові вимирання в геологічному літописі».
Робота Еванса була опублікована 7 листопада в Proceedings of the National Academy of Sciences, рецензованому журналі Національної академії наук. Співавторами дослідження були Шухай Сяо, також професор кафедри наук про Землю, і кілька дослідників на чолі з Мері Дрозер з кафедри наук про Землю та планети Ріверсайдського університету Каліфорнії, де Еванс отримав ступінь магістра та доктора філософії.
«Зміни в навколишньому середовищі, такі як глобальне потепління та деоксигенація, можуть призвести до масового вимирання тварин і глибокого порушення та реорганізації екосистеми», — сказав Сяо, який є афілійованим членом Global Change Center, що є частиною Virginia Tech Fralin Life. Інститут наук. «Це було неодноразово продемонстровано під час вивчення історії Землі, включно з цією роботою щодо першого вимирання, задокументованого в літописі скам’янілостей. Таким чином, це дослідження інформує нас про довгостроковий вплив поточних змін навколишнього середовища на біосферу».
Що саме спричинило падіння глобального кисню? Це все ще предмет дебатів. «Коротка відповідь на те, як це сталося, — ми насправді не знаємо», — сказав Еванс. «Це може бути будь-яка кількість і комбінація вулканічних вивержень, руху тектонічних плит, зіткнення з астероїдом тощо, але ми бачимо, що тварини, які вимирають, схоже, реагують на зниження глобальної доступності кисню».
Дослідження Еванса та Сяо є більш актуальним, ніж можна було б подумати. У непов’язаному дослідженні вчені Virginia Tech нещодавно виявили, що аноксія, втрата доступності кисню, впливає на прісні води світу. Причина? Нагрівання води, спричинене зміною клімату та надлишковим стоком забруднюючих речовин із землекористування. Нагрівання води зменшує здатність прісної води утримувати кисень, тоді як розщеплення поживних речовин у стоці прісноводними мікробами поглинає кисень.
«Наше дослідження показує, що, як і всі інші масові вимирання в минулому Землі, це нове, перше масове вимирання тварин було спричинено значною зміною клімату — ще одним із довгого списку застережливих історій, які демонструють небезпеку нашої поточної кліматичної кризи для життя тварин”, – сказав Еванс, який є науковим співробітником Інституту геобіології Агурона.
Деяка перспектива: Едіакарський період охоплював приблизно 96 мільйонів років, розділяючись з обох боків на кінець кріогенного періоду — 635 мільйонів років тому — і на початок кембрійського періоду — 539 мільйонів років тому. Подія вимирання відбувається безпосередньо перед значним перервою в геологічному літописі, від протерозойського еону до фанерозойського еону.
Існує п’ять відомих масових вимирань, які виділяються в історії тварин, «Велика п’ятірка», за словами Сяо, включаючи ордовіксько-силурійське вимирання (440 мільйонів років тому), пізнє девонське вимирання (370 мільйонів років тому), Пермсько-тріасове вимирання (250 мільйонів років тому), тріасово-юрське вимирання (200 мільйонів років тому) та крейдово-палеогенове вимирання (65 мільйонів років тому).
«Масові вимирання добре визнані як важливі кроки в еволюційній траєкторії життя на цій планеті», — написали Еванс і команда в дослідженні. Якою б не була причина масового вимирання, результатом стали численні серйозні зміни в екологічних умовах. «Зокрема, ми знаходимо підтримку зниження глобальної доступності кисню як механізму, відповідального за це вимирання. Це говорить про те, що абіотичний контроль мав значний вплив на моделі різноманітності протягом більш ніж 570-мільйонної історії тварин на цій планеті», — пишуть автори.
Відбитки скам’янілостей у скелі розповідають дослідникам, як мали виглядати істоти, які загинули під час цього вимирання. І вони виглядали, за словами Еванса, «дивно».
«Ці організми з’являються настільки рано в еволюційній історії тварин, що в багатьох випадках вони, схоже, експериментують із різними способами побудови великих, іноді мобільних, багатоклітинних тіл», — сказав Еванс. «Є багато способів відтворити, як вони виглядають, але головне те, що до цього вимирання скам’янілості, які ми знаходимо, не завжди добре вписуються в те, як ми класифікуємо тварин сьогодні. По суті, це вимирання, можливо, допомогло прокласти шлях для еволюції тварин, як ми їх знаємо».
Дослідження, як і багато інших нещодавніх публікацій, виникло під час пандемії COVID-19. Оскільки Еванс, Сяо та їхня команда не змогли отримати доступ до поля, вони вирішили створити глобальну базу даних, засновану переважно на опублікованих записах, щоб перевірити ідеї щодо зміни різноманітності. «Інші припускали, що в цей час може відбутися вимирання, але було багато припущень. Тому ми вирішили зібрати все можливе, щоб спробувати перевірити ці ідеї». – сказав Еванс. Велика частина даних, використаних у дослідженні, була зібрана Дрозером і кількома аспірантами Каліфорнійського університету Ріверсайд.
