Ученые обнаружили следы еще одного массового вымирания в древнем прошлом Земли

Глобальное падение уровня кислорода около 550 миллионов лет назад серьезно отразилось на жизни планеты.

Разгар эдиакария, около 550 миллионов лет назад, был временем расцвета жизни в океанах Земли. Петалонамы (Petalonamae), организмы, которые по форме и строению похожи на современные морские перья (Pennatulacea), высасывали питательные вещества из воды, слизнеподобные кимбереллы (Kimberella) питались микроорганизмами, а предки медуз только начинали свое развитие. Но потом 80% жизни на Земле исчезло, почти не оставив следов в летописи окаменелостей.

Новое исследование предполагает, что эти недостающие окаменелости указывают на одно из самых ранних массовых вымираний на Земле. Ученые считают, что первые сообщества крупных сложных животных были уничтожены резким глобальным снижением уровня кислорода. Это открытие может дать нам представление об угрозах для современных морских экосистем, связанных с деятельностью человека.

Животные прошли через эволюционное горнило массовых вымираний не менее пяти раз (все чаще происходящее сейчас ускоренное вымирание видов называют шестым массовым вымиранием в истории Земли), а некоторые считают, что вымираний было больше. Примерная хронология такова: 

1. В результате кислородной катастрофы около 2,45 миллиарда лет назад исчезли почти все анаэробы;
2. ордовикско-силурийское вымирание 440 миллионов лет назад привело к гибели около 60% морских беспозвоночных;
3. девонское вымирание 364 миллиона лет назад сократило численность морских организмов вдвое;
4. пермское вымирание 251 миллион лет назад привело к исчезновению более 95% всех живых существ;
5. триасовое вымирание 199 миллиона лет назад уничтожило половину всех видов животных;
6. мел-палеогеновое вымирание 66 миллионов лет назад привело к исчезновению шестой части живущих видов, в том числе нептичьих динозавров;
7. эоцен-олигоценовое вымирание 33,9 миллиона лет назад изменило состав морской и наземной флоры и фауны.

Многие ученые считают, что сейчас происходит очередное массовое вымирание. Оно началось около 130 тысяч лет назад и в значительной степени связано с деятельностью человека. Процесс получил название позднеплейстоцен-голоценовое вымирание. В его результате наиболее пострадала мегафауна.

Вопрос о том, следует ли добавить к этому списку еще одно массовое вымирание, долгое время оставался открытым для палеонтологов. Ученые давно знали о внезапном сокращении разнообразия окаменелостей 550 миллионов лет назад, но было неясно, можно ли это связывать с внезапным массовым вымиранием.

Одним из возможных объяснений может быть то, что ранние трилобиты (Trilobita), морские членистоногие, широко распространенные в палеозойских морях, начали конкурировать с эдиакарской фауной, в результате чего последняя вымерла. Другое возможное объяснение заключается в том, что эдиакарская фауна продолжала выживать, но условия, необходимые для сохранения эдиакарских окаменелостей, существовали только ранее 550 миллионов лет назад.

Чтобы ответить на эти вопросы, Эванс и его коллеги составили базу данных эдиакарских окаменелостей, которые другие исследователи ранее описывали в научной литературе, отсортировав каждую запись по таким факторам, как географическое положение, размер тела и способ питания живых существ.

Команда каталогизировала 70 родов животных, живших 550 миллионов лет назад, и обнаружила, что только 14 из этих родов существовали примерно 10 миллионов лет спустя. Они не заметили значительных изменений в условиях, необходимых для сохранения окаменелостей, а также не обнаружили различий в способах питания, которые позволили бы предположить, что животные эдиакария вымерли из-за конкуренции с раннекембрийскими животными, такими как трилобиты.

Фото: Scott Evans

Но у выживших организмов была одна общая черта: строение тела с большой площадью поверхности по отношению к объему. Это помогало животным справиться с условиями с низким содержанием кислорода. В сочетании с геохимическими данными об уменьшении содержания кислорода 550 миллионов лет назад можно предположить, что эдиакарий мог закончиться очередным массовым вымиранием, вызванным низкой доступностью кислорода в океане.

Почему уровень кислорода резко упал в последние годы эдиакарского периода, остается загадкой. По словам Эванса, возможными причинами могут быть извержения вулканов, движения тектонических плит и столкновения с астероидами. Кроме того, могли происходить менее драматические события вроде изменения уровня питательных веществ в океане.

Независимо от того, как это произошло, такое массовое вымирание, вероятно, повлияло на последующую эволюцию жизни на Земле и может иметь значение для исследователей, изучающих зарождение жизни животных.

Выводы исследования также содержат уроки об угрозах морским экосистемам со стороны человека. Различные методы ведения сельского хозяйства и очистки сточных вод привели к тому, что питательные вещества, такие как фосфор и азот, попадают в морские и речные экосистемы. Это привело к увеличению количества водорослей, которые разлагаются в воде и потребляют кислород. Распространение «мертвых зон», где уровень кислорода в воде слишком низок для поддержания жизни, может создавать аналогичные проблемы и для современных водных обитателей.

«Это исследование помогает нам понять долгосрочные экологические и геологические последствия дефицита кислорода», – пишут исследователи.