Великий спалах біорізноманіття списали на глобальне похолодання

Приблизно 460-490 мільйонів років тому біорізноманіття на Землі різко зросло. Причину цього найбільшого сплеску диверсифікації в історії земних видів люто оскаржують. Згідно з новим дослідженням, причиною всьому стало похолодання.

Автори роботи в Nature Communications наклали результати кліматичного і макроекологічного моделювання Землі 430-490 мільйонів років тому, щоб дійти висновку про те, що було причиною збільшення кількості викопних видів у стародавніх морях. При цьому вчені дійшли досить контрінтутивного висновку.

Вони розбили період у 60 мільйонів років на 10 симульованих зон і в результаті моделювання зробили висновок про те, що в міру зниження земних температур планета перейшла з пантропічного – коли на ній навіть біля полюсів був тропічний клімат – до кліматично різноманітного стану. У ньому в більш високих широтах морська фауна повинна була вимушено відрізнятися від тієї, що зустрічається в більш низьких широтах.

Біорізноманіття за періодами, змодельоване в новій роботі / © Daniel Ontiveros et al.

На думку вчених, це вказує на те, що охолодження призвело до створення додаткових екологічних ніш для менш теплолюбних видів, що й дало змогу їх числу помітно збільшитися. Вони підкріплюють результати цього моделювання відсиланнями до інших наукових робіт, де для низки мілководних кембрійських басейнів (до 490 мільйонів років тому) показано температуру води вище плюс 40, згубну для морського життя, яким ми його знаємо сьогодні.

Автори роботи самі відзначили деякі її неоднозначні сторони. По-перше, неочевидно, що морські види півмільярдної давнини – за середніх температур Землі, набагато вищих за плюс 20 – були такими ж нестійкими до тепла, як сучасні, які виникли за середніх плюс 15. Дослідники спробували компенсувати це в моделі, але про однозначне розв’язання питання говорити складно: вивчити давніх тварин експериментально неможливо.

Червоним на графіку показано прокаріоти, зеленим – одноклітинні еукаріоти, сірим – багатоклітинні. Легко бачити, що 0,49-0,43 мільярда років тому (зона трохи правіше – 0,5 мільярда років на графіку) показує зменшення загальної біомаси, незважаючи на зростання кількості видів. Це природний наслідок зниження температур: загальна біомаса більш прохолодного світу стала нижчою, ніж була в тепліші часи кембрію / © S. Franck et al.

Інша серйозна проблема: моделювання не включило зміни в концентрації кисню на планеті. Учені мотивували це посиланнями на інші роботи, які показали, що вже 490 мільйонів років тому кисню в повітрі було не так мало. Отже, постулювали вони, кисень не міг бути причиною спалаху видоутворення в ордовицькому періоді, 460-490 мільйонів років тому.

Слабке місце такого припущення в тому, що, згідно з останніми роботами в цій галузі, якраз 460-490 мільйонів років тому концентрація кисню в атмосфері додатково зросла на десятки відсотків до базового рівня (який був 490 мільйонів років тому, що видно на графіку нижче).

Нижній графік: по вертикальній осі рівень кисню у відсотках від сучасного (чорною лінією), по горизонтальній осі показано мільйони років до нашого часу. Добре видно пік у районі ~750 мільйонів років і подальший провал майже до нуля в районі початку глобального заледеніння кріогенію / © Krause et al.

Причиною цього “кисневого вибуху”, судячи з усього, була колонізація суші наземними рослинами, які щойно виникли. На відміну від морських, у них значно простіший доступ до вуглекислого газу і від цього більша біомаса.

Досить очевидно, що настільки різка зміна умов могла сильно вплинути на біорізноманіття і без зміни клімату в цілому. Ба більше, за низкою припущень, сама ця зміна клімату – похолодання ордовика – була спричинена тим, що швидкий фотосинтез наземних рослин помітно знизив концентрацію СО2 в атмосфері, що і зробило глобальне похолодання неминучим.