Как екскрементите доведоха до най-голямото еволюционно събитие на Земята

Както всяко дете знае, всички акат. Но кога започнала тази традиция?

И какви еволюционни и екологични промени са съпътствали появата на изпражнения? По-нататък, дали еволюцията на екскрементите е причината за нашето съществуване?

Едно ново изследване на Жулиен Кимиг (Julien Kimmig) и Ръсел Бикнел (Russell D.C. Bicknell), описано в статия на The Conversation, показва, че еволюцията на фекалните маси е допринесла за едно от най-важните събития в историята на живота на Земята: Камбрийската експлозия.

И екскрементите наистина може би са причината животните да са постигнали такъв огромен еволюционен успех.

Скрита улика за камбрийската експлозия

Преди около 540 милиона години, Камбрийската експлозия трансформира живота на Земята. По време на сравнително кратък интервал от геоложкото време – някъде между 13 милиона и 25 милиона години – са се появили повечето от основните животински групи.

Приблизително по същото време първите морски екосистеми се развиват и стават по-сложни. Морските хранителни вериги започват да изглеждат като тези в съвременните океани.

Учените отдавна спорят какво е движило тази диверсификация. Като фактори се предлагат повишаващите се нива на кислород, еволюционните иновации и все по-сложните взаимодействия между хищник и плячка.

Изследователите са изследвали музейни колекции от образци на копролит от цял ​​свят. Фосилизираните фекални маси, или копролити, са се срещали в най-различни форми и размери през камбрия. Кредит: Kimmig & Bicknell/Trends in Ecology & Evolution, CC BY

Въпреки това, много изследвания върху древни и съвременни екосистеми заобикалят това важно вещество: изпражненията. Учените наистина разглеждат вкаменелите изпражнения, известни като копролити, но обикновено само за доказателства за древните начини на хранене и за да разберат кои същества са се изяждали взаимно.

Новото проучване разглежда тези фосили като част от много по-голяма картина. Авторите твърдят, че те също така документират появата на фундаментален екологичен процес.

С нарастването на броя на животните се развиват все по-сложни храносмилателни системи, способни да произвеждат повече фекални маси. Повече фекалии означават повече органични и хранителни вещества, разпределени през океаните. Това от своя страна ускорява развитието на екосистемите.

От прости черва до сложни екосистеми

Най-ранните животни са се появили около 60 милиона години преди началото на камбрийската експлозия. До камбрия обаче има малко или никакви доказателства за сложни храносмилателни системи, нито пък потвърдени копролити.

Фосилните останки от черва и копролити се променят драстично през камбрия. Първите фосилизирани изпражнения се появяват точно в началото на камбрия и стават все по-изобилни.

С напредването на времето се появяват все по-разнообразни копролити. Данни от десетки находища по целия свят показват разнообразие от различни форми и размери. Фекалната маса варира от микроскопични пелети до копролити с размер от порядъка на сантиметри, съдържащи смачкани черупки и други животински фрагменти.

Между приблизително 560 и 500 милиона години, животинските черва и изпражненията, които те произвеждат, претърпяват някои големи промени. Кредит: Kimmig & Bicknell/Trends in Ecology & Evolution , CC BY

Заедно с тази промяна, се забелязва увеличение на много добре запазените фосили със сложни храносмилателни системи, особено сред ранните членестоноги. Тези животни са развили специализирани предни черва и храносмилателни жлези, които са могли да преработват по-голямо разнообразие от храна.

Заедно тези фосили показват, че животните са започвали да преработват и след това да преразпределят органична материя, използвайки изцяло нови вериги.

Цикъл на хранителните вещества в еволюционен мащаб

Екологичното значение на тази иновация може да стане по-ясно, когато се разгледа заедно със съвременните океани.

Днес фекалните пелети са важен компонент на биологичната помпа – процесът, който транспортира органичен въглерод и хранителни вещества от повърхностните води в по-дълбоки морски среди. Докато потъват фекалните пелети, те пренасят хранителни вещества, за да поддържат живота далеч отвъд осветената от слънцето повърхност на океана.

Новото изследване показва, че широко разпространената поява на фекални маси през камбрия може да дала еволюционния тласък на този процес.

С увеличаването на животинското разнообразие и биомасата през камбрия, се е увеличило и производството на фекални пелети. Това би означавало, че повече източници на енергия и хранителни вещества потъват в по-дълбоките морски местообитания и храната става по-достъпна в по-плитките води.

Как са изглеждали морските екосистеми преди и след Камбрийската експлозия. Кредит: T Klarenbeek CC BY-SA

По-сложни морски съобщества

По-разпространеното производство на фекалии има важна екологична обратна връзка. По-голямото животинско разнообразие води до по-голямо производство на фекални вещества, увеличавайки преразпределението на органичен въглерод и хранителни вещества през морските екосистеми.

От своя страна, увеличеното количество на хранителни вещества вероятно е подпомогнало развитието на по-големи популации, по-сложни хранителни вериги и колонизацията на все по-разнообразни морски местообитания. Тези разширяващи се екосистеми биха генерирали още по-голяма биологична продуктивност.

Новото наблюдение допълва други хипотези, обясняващи камбрийската експлозия. Оксигенацията, екологичните взаимодействия и еволюционните иновации несъмнено също са изиграли ключова роля.

Автори:
Ръсел Бикнел, Постдокторант по палеобиология, Университет Флиндърс
Жулиен Кимиг, Ръководител на отдел "Палеонтология" в Природонаучния музей Карлсруе

Справка: Kimmig J, Bicknell R; The Cambrian fecal revolution: Fueling the Cambrian Radiation; Trends in Ecology & Evolution, 2026; 0 (CellPress) Doi: 10.1016/j.tree.2026.06.013

Източник On the origin of feces: how animal poo drove Earth’s greatest evolutionary event, The Conversation

Тази статия е публикувана първо от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия: Coronavirus: surprisingly big problems caused by small errors in testing

Още по темата

01/07/2022

Медицина

Експерти казват, че всички трябва да съхраняваме изпражненията си в банка и ето защо

19/11/2018

Животът

Само вомбатите акат на кубчета. Ето как го правят (видео)

19/11/2018

Животът

5 начина, по които тоалетните промениха света

01/03/2015

Медицина

Какво не знаем за това, което оставяме след себе си