Ученые из университетов Плимута (Великобритания), Бергена (Норвегия) и Эрлангена-Нюрнберга (Германия) установили, что Мировой океан, каким мы знаем его сегодня, сформировался 170 млн лет назад.
Фото: PA Images \ TASS
Фото: PA Images \ TASS
До середины юрского периода (начался 200 млн лет назад, закончился 145 млн лет назад) жизнь организмов, живших в морской среде, зависела исключительно от небиологических факторов — химического состава океанской воды и климатических изменений. Но постепенно количество морских организмов росло, и в их жизни появились биологические факторы, самый понятный из которых — отношения хищника и жертвы.
Но были и менее очевидные факторы — и гораздо более важные.
Исследователи проанализировали примерно 400 тыс. образцов окаменелостей, самые древние из которых датируются 500 млн лет назад, а самые молодые — 10 тыс. лет назад. Особенное внимание они обращали на карбонат кальция в их составе. Результаты анализа исследователи сопоставили с температурой и составом океанской воды на протяжении тех же лет — точнее сказать, с реконструкцией этих показателей. Опять-таки главным предметом интереса был карбонат кальция. Это химическое соединение может иметь как неорганическое происхождение — в виде минералов арагонита или кальцита, так и может быть выработано организмами, в том числе мельчайшим планктоном, живой океанической взвесью, состоявшей в том числе из моллюсков.
«Дно океана на огромном протяжении покрывает почти сплошной слой мела, главная часть которого — карбонат кальция,— рассказывает один из авторов исследования Килиан Айхензеер,— и это остатки микроскопических организмов, которые стали доминировать в океане в середине юрского периода, примерно 170 млн лет назад. Меловая масса стабилизировала кислотность океана, прекратились резкие скачки химического состава океана, благодаря этой стабильности организмам стало проще жить, в том числе стало проще наращивать свои раковины».
Для этой работы был специально разработан метод сравнительного статистического анализа минерального состава окаменелых остатков планктона — точнее сказать, его раковин и карбоната кальция в них — с реконструированным составом морской воды и карбонатом кальция в ней, происходящим из арагонитов и кальцитов.
Результаты анализа удивительные: до середины юрского периода успех в развитии мелких моллюсков очень сильно зависел от сиюминутного состава их раковин; колебания кислотности океана были губительны для одних видов и безопасны для других. Следующие колебания угнетающе действовали на часть тех видов, которые выжили при предыдущих колебаниях, но оказывались благоприятны для оставшихся. Разумеется, эволюция давала все новые виды, а одновременно погибшие моллюски усеивали своими раковинами все большие площади океанского дна и все дальше отодвигали границу меловой подложки от берегов океана.
Другой процесс, видимо, способствовавший балансировке химического состава океана,— постепенное разделение единого континента Пангеи на два; прибрежных областей, где дно покрывалось меловыми остатками, становилось все больше, что дополнительно стабилизировало состав морской воды.
Многоклеточная жизнь в океане появилась примерно 540 млн лет назад. Исследование имело целью установить, как на протяжении всей органической истории менялось воздействие биологических и небиологических факторов. Ученым удалось не просто убедительно показать, что примерно с середины юрского периода биологические факторы стали более важными для жизни на Земле, чем небиологические,— фактически установлено, что в океанской толще произошла химическая и биохимическая революция, установившая новые правила существования живых существ. Эволюционное воздействие окружающей среды, прежде чрезвычайно серьезное, стало по большому счету фоновым, и катастрофических событий, вызванных переменами в ней, таких, какие прежде бывали в истории Земли, с тех пор не случалось.
Палеонтолог Уве Бальтазар приветствует результаты коллег. В истории Земли, напоминает он, был так называемый кембрийский взрыв — в отложениях, датируемых 540 млн лет назад и позднее, вдруг резко увеличивается количество остатков живых существ, в том числе хордовых, но также членистоногих, моллюсков и иглокожих. С тех пор, продолжает он, случилось пять массовых вымираний:
- около 450 млн лет назад, на границе ордовикского и силурийского периодов, погибло 60% всех видов морских беспозвоночных;
- около 370 млн лет назад, в девонский период,— исчезла примерно половина всех родов;
- 250 млн лет назад, на границе пермского и триасового периодов, так называемое великое вымирание,— Земля потеряла 96% морских видов животных и 73% наземных;
- 200 млн лет назад, на границе триасового и юрского периодов, исчезла треть родов морской фауны;
- 70 млн лет назад, на границе мелового и палеогенового периодов, когда погибли практически все динозавры.
Событие 170-миллионолетней давности, открытое коллегами, Уве Бальтазар считает схожим по значению с перечисленными: после этой революции жизнь в океане развилась до состояния, невиданного прежде.
По материалам Kilian Eichenseer, Uwe Balthasar, Christopher W. Smart, Julian Stander, Kristian A. Haaga, Wolfgang Kiessling. Jurassic shift from abiotic to biotic control on marine ecological success, журнал Nature Geoscience, июль 2019.