Как микроскопические водоросли стали исключительно питательными и ускорили эволюцию

Новое исследование показывает, что микроскопические водоросли (фитопланктон), ответственные за половину фотосинтеза на планете, стали почти в два раза питательнее за последние 540 миллионов лет. Это повышение качества пищи стало ключевым драйвером эволюции более крупных и сложных морских организмов.

Ключевые факторы питательности

• Видовой состав: Некоторые виды водорослей богаты питательными веществами (например, фосфатом), другие — бедны. Там, где условия благоприятствуют богатым видам, вся пищевая цепь становится более питательной.
• Влияние среды: Холодные, богатые питательными веществами воды (как у Антарктиды) поддерживают быстрорастущий, питательный фитопланктон.

Моделирование за полмиллиарда лет

Учёные создали вычислительную модель, связывающую биогеохимические циклы углерода, кислорода, азота и фосфора. Модель, основанная на оценках геологических процессов (вулканизм, выветривание), позволила восстановить историю доступности фосфата в океане и, как следствие, питательности фитопланктона на протяжении фанерозойского эона (последние 540 млн лет).

Драйверы изменений и эволюционные последствия

Модель выявила два главных события, которые почти удвоили питательность водорослей:

1. Колонизация суши растениями (~350 млн лет назад): Усилила химическое выветривание горных пород и поступление питательных веществ (включая фосфат) в океан.
2. Распад суперконтинента Пангеи (~200 млн лет назад): Дополнительно увеличил поток питательных веществ в океан.

«Морские микроводоросли эволюционировали, чтобы использовать эти дополнительные питательные вещества», — объясняет доктор Шломит Шарони. По мере роста доступности фосфата водоросли становились более питательным пищевым ресурсом, что способствовало ускоренному развитию морской фауны.

«Качество морских микроводорослей как источника пищи со временем увеличивалось. Это может быть частью причины прогрессивной эволюции более крупных, сложных и подвижных организмов», — говорит профессор Итай Халеви.

Значение для современности

Этот подход помогает не только восстановить историю жизни, но и понять реакцию океанической экосистемы на деятельность человека:

• Глобальное потепление влияет на питательность водорослей.
• Сброс сточных вод и сельскохозяйственных отходов изменяет доступность фосфата и нитрата в океане.

Эти антропогенные изменения могут напрямую влиять на состав видов фитопланктона и, как следствие, на всю морскую пищевую цепь.