Появление морских хищников изменило океан так же сильно, как массовые вымирания
Новое исследование показывает, что эволюционная «гонка вооружений» между морскими животными перестраивала экосистемы океана в масштабах, сопоставимых с массовыми вымираниями из-за глобальных катастроф.
Учёные из Университета Умео (Швеция) и Музея естественной истории Флориды использовали палеонтологические базы данных для создания многослойной компьютерной модели истории морской жизни за последние 500 миллионов лет. Их анализ летописи окаменелостей в целом повторил результаты знакового исследования 1981 года палеонтолога Дж. Джона Сепкоски — с одним ключевым отличием.
Новаторская статистическая работа Сепкоски показала резкие изменения биоразнообразия в океане около 490 и 250 миллионов лет назад, соответствующие двум событиям массового вымирания. Эти события разделили морскую жизнь на то, что он назвал «тремя великими эволюционными фаунами», каждая из которых доминировала уникальным набором животных.
Но новая модель выявила четвёртую.
Ожесточённая борьба за выживание между хищными морскими животными и их добычей примерно 250–66 миллионов лет назад могла быть столь же мощной силой, сформировавшей океаническое разнообразие в том виде, в каком мы видим его сегодня. Этот третий великий переход был гораздо более постепенным, чем предыдущие, и был вызван биологическими взаимодействиями, а не внешними процессами.
«Мы выяснили, что не все крупные сдвиги в животной жизни были связаны с событиями массового вымирания», — сказал ведущий автор исследования Алексис Рохас.
Многие учёные долгое время придерживались мнения, что внешние факторы, такие как вулканическая активность, удары астероидов или изменения климата, являются основными драйверами крупных сдвигов в биосфере Земли.
«Но это исследование показывает, что некоторые из этих крупных переходов были более постепенными и могли быть вызваны биологическими взаимодействиями между организмами», — отметил соавтор работы Михал Ковалевски.
Новый взгляд с помощью сложных сетей
Рохас подошёл к этой задаче, используя новейшие достижения в моделировании данных, в частности, инструменты сложных сетей для создания лучшего представления летописи окаменелостей.
В отличие от простой сети, новая модель включает различные интервалы времени в качестве отдельных слоёв — особенность, отсутствовавшая в предыдущих исследованиях макроэволюции. Результатом стала новая, абстрактная летопись окаменелостей, дополняющая физическую летопись, представленную образцами в музейных коллекциях.
«Мы сделали несколько шагов назад, чтобы взглянуть на всю летопись окаменелостей. Таким образом мы можем исследовать всевозможные вопросы», — пояснил Рохас.
Четвёртая фауна и Мезозойская морская революция
Эта сложная сеть показала то, что модель Сепкоски не могла уловить: постепенный переход в морской жизни, совпадающий с Мезозойской морской революцией, начавшейся около 150 миллионов лет назад.
Впервые выдвинутая в 1970-х годах, эта революция была вызвана быстрым увеличением численности морских хищников, таких как костистые рыбы, ракообразные и улитки, которые доминируют в океанах с тех пор. Их распространение заставило добычу стать более мобильной, прятаться под морским дном или усиливать защиту, утолщая панцири, развивая шипы или улучшая способность к регенерации.
Модель Сепкоски, ограниченная методами и данными своего времени, не могла чётко разделить экосистемы океана до и после этого постепенного перехода. Исследование Рохаса и его коллег демонстрирует, что как физические, так и биологические процессы играют ключевую роль в формировании морской жизни на высшем уровне.
«Мы объединяем две гипотезы — Мезозойскую морскую революцию и три великие эволюционные фауны — в единую историю. Вместо трёх фаз жизни модель показывает четыре», — резюмировал Рохас.