Ископаемые морские организмы — надёжный эталон для оценки деградации экосистем

Биологи, пытающиеся сохранить и восстановить нарушенные экосистемы, часто не знают, как эти среды выглядели до появления человека. Это особенно касается прибрежных экосистем, многие из которых были кардинально изменены загрязнением и чрезмерной эксплуатацией за сотни лет до начала научного мониторинга.

Согласно новому исследованию в журнале PeerJ, точный аналог современных морских экосистем находится прямо под поверхностью. Основываясь на более чем 20-летнем опыте консервационной палеобиологии, результаты показывают, что окаменелости различных морских групп — включая червей, моллюсков, крабов и морских ежей — сохраняются пропорционально их разнообразию.

"Это тема обсуждается в палеонтологии десятилетиями, — говорит соавтор исследования Михал Ковалевски. — Но большинство предыдущих работ изучало, как записываются виды внутри конкретной группы. Мы хотели узнать, как группы записываются в рамках всей системы".

Ископаемые — это частичная и несовершенная запись прошлого Земли. Организмы с мягкими тканями сохраняются хуже, чем с твёрдыми частями (кости, раковины). Твёрдые части также различаются по прочности, что влияет на вероятность их сохранения.

Чтобы обойти эту проблему, исследователи использовали моллюсков как индикатор общего здоровья экосистем. Моллюски хорошо представлены в летописи окаменелостей, и предыдущие исследования показывают, что они точно отражают прошлое разнообразие. Используя ископаемые и исторические записи, учёные в Европе недавно показали, что местное разнообразие моллюсков в восточной части Средиземного моря почти полностью исчезло из-за глобального потепления. Этот вывод, вероятно, означает, что другие морские группы в регионе приближаются к аналогичному порогу.

Как врач, измеряющий жизненные показатели пациента, учёные могут использовать ископаемых моллюсков для общей оценки здоровья среды. Но для анализа конкретных изменений — снижения численности популяций, смещения ареалов, появления инвазивных видов — требуется полное обследование.

"Большая часть наших знаний о смещениях в летописи окаменелостей основана на моллюсках, — говорит ведущий автор Кэрри Тайлер. — Мы спроектировали наше исследование, чтобы определить, остаются ли эти смещения постоянными, когда вы включаете много типов организмов, а не только моллюсков".

Прежде чем прийти к выводу, Тайлер и Ковалевски нашли подходящую морскую экосистему для сравнения живых организмов и ископаемых остатков. Они выбрали относительно нетронутую среду у побережья Северной Каролины, содержащую как живых животных, так и мёртвые остатки. Там они собрали образцы из 52 локаций вдоль трансект от прибрежных вод до открытого шельфа.

"Мы выбрали эту систему, потому что она включала спектр местообитаний вдоль градиента от берега к морю, от эстуария до открытого шельфа", — пояснил Ковалевски. Каждое местообитание поддерживает специализированные сообщества, что позволило протестировать потенциал сохранения для множества различных организмов и условий.

За два года они подсчитали более 60 000 живых и мёртвых образцов, представляющих сотни морских беспозвоночных. Как и ожидалось, толстые раковины моллюсков привели к их избыточному представлению в летописи окаменелостей по сравнению с другими группами. Однако фрагменты мёртвых кораллов, морских ежей, трубчатых червей и других немоллюсков были представлены примерно на том же уровне обилия и разнообразия, что и их живые аналоги.

Группы с изначально низким разнообразием в регионе, такие как морские звёзды и брахиоподы, не были обнаружены в летописи окаменелостей отчасти из-за их малой численности. Во многих случаях прошлые и нынешние местообитания также доминировались разными видами. Но общее количество видов в разных группах оставалось постоянным.

Большинство морских экосистем не имеют полного перечня видов, а существующий список сокращается. Но если другие морские экосистемы архивируются с той же точностью, что и в Северной Каролине, у исследователей появится новый базовый уровень для оценки долгосрочной жизнеспособности сообществ.

"Мы можем использовать всю ископаемую ассамблею как картину прошлого для конкретного места, несмотря на различия в сохранности среди животных. Сравнивая её с живым сообществом, мы можем увидеть, насколько изменилась экосистема, и выбрать лучшие стратегии сохранения на основе этих изменений", — заключает Тайлер.