Преди около 390 милиона години в древния океан морски животни започнали да колонизират дълбини, които преди това са били необитаеми. Нови изследвания показват, че тази подводна миграция е възникнала в отговор на постоянно увеличение на кислорода в дълбокия океан, предизвикано от разпространението на дървесни растения над земята – предшественици на първите гори на Земята.
Това покачване на кислорода съвпада с период на забележителна диверсификация сред челюстните риби – предците на повечето гръбначни, живи днес. Откритието предполага, че оксигенацията може да е оформила еволюционните модели сред праисторическите видове.
Изследването е публикувано в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences.
Кислородът е необходимо условие за еволюцията на животните, но степента, до която той е достатъчното условие за диверсификацията на животните, е трудно да се определи.
Новото проучване дава категорично потвърждение, че кислородът е диктувал времето на ранната еволюция на животните, поне що се отнася до появата на челюстни гръбначни животни в дълбоководните океански местообитания.
В миналото учените са смятали, че оксигенацията в дълбокия океан е станала само веднъж в началото на палеозойската ера, преди около 540 милиона години. Но по-нови проучвания показват, че оксигенацията е протичала на фази, като първо крайбрежните води стават годни за живот на дишащи организми, последвани от по-дълбоки среди.
Изследователите от Университета Дюк са се фокусирали върху времето на тези фази, изучавайки седиментни скали, образувани под дълбоките морски води. По-конкретно, те са анализирали скалите за селен, елемент, който може да се използва, за да се определи дали кислородът е съществувал на нива, поддържащи живота, в древните морета.
В морската среда селенът се среща в различни форми, наречени изотопи, които варират по тегло. Където нивата на кислород са достатъчно високи, за да поддържат живот, съотношението между тежките и леките изотопи на селена варира значително. Но при нива на кислород, непосилни за повечето животински живот, това съотношение е относително постоянно. Чрез определяне на съотношението на изотопите на селена в морските седименти, изследователите могат да направят извод дали нивата на кислород са били достатъчни, за да оцеляват животните, които дишат под вода.
Художествено изображение на праисторическа челюстна риба от късния девон, наречена Dunkleosteus. Този вид големи, активни гръбначни животни са еволюирали малко след като дълбокият океан е станал добре наситен с кислород. Кредит: 2008 N. Tamura / CC-BY-SA
Работейки с изследователски хранилища по целия свят, екипът е събрал 97 скални проби, датиращи отпреди 252 до 541 милиона години. Скалите са били изкопани от райони на пет континента, които преди стотици милиони години са били разположени по най-външните континентални шелфове - краищата на континентите, издигнати под водата, точно преди да започнат стръмните откосинкъм дъното.
Екипът анализира съотношението на изотопите на селена, които се срещат във всяка проба.
Данните им показват, че в по-дълбоките води на външните континентални шелфове са се случили две събития на оксигенация: преходен епизод преди около 540 милиона години, по време на палеозойски период, наречен камбрий, и епизод, започнал преди 393–382 милиона години, по време на интервал, наречен среден девон, който продължава и до днес. През изминалите хилядолетия кислородът спада до нива, неподходящи за повечето животни.
Данните за селена показват, че второто събитие на оксигенация е било постоянно. То е започнало в средния девон и е продължило в по-младите скални проби.
Това събитие съвпадна с многобройни промени в океанската еволюция и екосистемите – това, което някои изследователи наричат "среднопалеозойска морска революция". Тъй като кислородът станал постоянна характеристика в по-дълбоките условия, челюстните риби, наречени гнатостоми, и други животни започнали да нахлуват и да се разнообразяват в такива местообитания, както показват вкаменелостите. Животните също станали по-големи, вероятно защото кислородът е подпомагал растежа им.
Събитието за оксигенация през средния девон също се е припокривало с разпространението на растения с твърди дървесни стъбла.
Изследователите предполагат, че увеличаването на броя на тези дървесни растения, които отделят повече кислород във въздуха, се увеличава кислородът в по-дълбоките океански среди.
Причината за първото, временно събитие на оксигенация през камбрия е по-загадъчна.
Ясно е, че спадът на кислорода след този първоначален импулс е възпрепятствал разпространението и диверсификацията на морските животни в по-дълбоките среди на външните континентални шелфове.
Въпреки че фокусът на екипа е върху древните океански условия, техните открития са актуални и сега.
Днес има изобилие от океански кислород в равновесие с атмосферата. Но на някои места океанският кислород може да спадне до неоткриваеми нива. Някои от тези зони се появяват чрез естествени процеси. Но в много случаи те се обуславят от хранителни вещества, оттичащи се от континентите от торове и промишлена дейност , които подхранват цъфтежа на планктон, който абсорбира кислород, когато се разлага, коментира съавторът Майкъл Кип (Michael Kipp), доцент по науки за Земята и климата в Университета Дюк.
"Тази работа показва много ясно връзката между кислорода и животинския свят в океана. Това е баланс, постигнат преди около 400 милиона години, и би било жалко да се наруши днес само за няколко десетилетия."
Справка: Kunmanee Bubphamanee et al, Mid-Devonian ocean oxygenation enabled the expansion of animals into deeper-water habitats, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2501342122
Източник: Rising deep-ocean oxygen levels likely opened up new marine habitats and spurred speciation, Duke University
Още по темата
Космос
Многоклетъчният живот на Земята зависи от тектониката на плочите? (видео)
Животът
Фотосинтезата се е развила още преди 1,75 милиарда години според открити наскоро микрофосили
Земята
Как древнaтa океанскa магмa е повишилa нивата на кислород на Земята
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Peter Petrov
След многократни експлозии нов тест за мегаракетата на Мъск
поп Дръвчо
Гледайте за първи път на живо как новооткритият "междузвезден посетител" 3I/ATLAS се устремява към нас
Bai Tanas
Как е миришел Древният Рим? Честно казано - ужасно!
Прост Човек
Стъклените бутилки съдържат 5 до 50 пъти повече микропластмаси от пластмасовите бутилки