Победители массового вымирания: Без хищников процветает добыча

В современной экологии удаление или добавление хищника в экосистему может привести к драматическим изменениям в популяции видов-жертв. Впервые учёные наблюдали ту же динамику в летописи окаменелостей благодаря массовому вымиранию, опустошившему океаническую жизнь 360 миллионов лет назад.

То, что было плохо для рыб, оказалось хорошо для их пищи, согласно статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences. Исследователи из Чикагского университета, Университета Западной Вирджинии и Университета штата Огайо обнаружили, что массовое вымирание, известное как Гангенбергское событие, создало «естественный эксперимент» в палеонтологической летописи с результатами, отражающими современные наблюдения за отношениями хищник-жертва.

«Это первый случай, когда в летописи окаменелостей были замечены конкретные, долгосрочные взаимодействия хищник-жертва», — сказала Лорен Саллан, ведущий автор исследования. — «Это многое говорит нам о восстановлении после массовых вымираний, особенно тех, которые связаны с потерей хищников».

Палеонтологи знают Девонский период (416–359 млн лет назад) как «Век рыб», время удивительного разнообразия морских позвоночных. Этот процветающий мир был опустошён Гангенбергским событием, массовым вымиранием неизвестного происхождения, которое заложило основу для современного биоразнообразия.

Но некоторые виды пережили это событие. Следующие 15 миллионов лет в летописи окаменелостей доминируют криноиды, виды, похожие на современных морских лилий и родственные морским звёздам. Эти морские животные были настолько многочисленны и разнообразны, что период известен как «Век криноидов»; целые известняковые отложения той эпохи состоят из их окаменелостей.

«Мы много лет ломали голову над тем, почему было так много видов и образцов криноидов», — сказал соавтор Томас Каммер. — «Должна была быть какая-то глубинная эволюционная и экологическая причина».

Исследователи рассматривали возможность того, что изменение окружающей среды (температура или глубина воды) могло объяснить взрыв криноидов. Также предлагались изменения в хищничестве, но их было трудно проверить по окаменелостям. «Не так часто находишь свидетельства в виде окаменелой рыбы с криноидом во рту», — отметил Каммер.

Загадка была решена благодаря межвузовскому сотрудничеству и обмену данными. База данных о разнообразии криноидов, собранная Каммером и Уильямом Аузичем, была сопоставлена с набором данных о позвоночных, созданным Саллан.

При сопоставлении и анализе наборов данных проявилась чёткая взаимосвязь. Пока популяции рыб процветали в Девоне, разнообразие и численность криноидов оставались низкими, несмотря на благоприятные условия. Но после того, как Гангенбергское событие опустошило виды рыб, криноиды процветали, диверсифицировались и размножались. Данные свидетельствуют о том, что эффект массового вымирания для экосистем может длиться миллионы лет.

«Это исследование демонстрирует наглядный пример того, как процессы, действующие в экологическом времени — отношения хищник-жертва — становятся значимыми в эволюционном времени», — сказал Аузич.

В конце концов, успех криноидов подошёл к концу. По мере восстановления видов рыб до прежнего уровня популяции криноидов снижались в тандеме — дальнейшее доказательство типичной динамики хищник-жертва, известной в современной экологии как циклы Лотки-Вольтерры.

Окаменелости также позволяют предположить, что длительный период доминирования сделал криноидов особенно уязвимыми для новой стратегии хищников. В Девонскую эру криноиды эволюционировали твёрдые бронированные панцири для защиты от рыб с острыми «режущими» зубами. Но когда популяции рыб вернулись через 15 миллионов лет после Гангенбергского события, эти виды использовали «дробящие» зубы, хорошо подходящие для преодоления защиты криноидов.

Авторы предлагают называть сохранение однажды полезного признака, ставшего бесполезным, «наследственной адаптацией». В отсутствие гонки вооружений «хищник-жертва» унаследованная защита вида может устареть.

«Полное отсутствие давления хищников, и криноиды взлетают, но сохраняют свою защиту, как будто не могут от неё избавиться», — сказала Саллан. — «Когда появляется новая форма хищника, он может сразу использовать лучшее решение для раскалывания криноида — дробление. Броня криноидов Девонской эры не подходит для защиты от такой атаки, но они не могут потерять её, не потеряв всю свою остаточную защиту».