Ученые из Лидского университета доказали, что экстремальные колебания уровня кислорода в атмосфере соответствуют эволюционным скачкам и снижению биоразнообразия животного мира во время кембрийского взрыва.
Пусковой механизм кембрийского взрыва (скачок развития сложных животных, датируемый примерно 540 миллионов лет назад) остается предметом постоянных споров между биологами. Научный коллектив биологов из Великобритании, Китая и России опубликовал собственную точку зрения на кембрийский взрыв, связав его с кислородом.
Публикация в научном журнале Nature Geoscience стала первой научной работой, рассмотревшей очевидную корреляцию между скачками уровня кислорода и всплесками эволюции животных и биоразнообразия. Также ученые доказали, что недостаток кислорода способствовал снижению биоразнообразия сложных животных в кембрийском периоде.
Доктор биологических наук Тянчен Хе отмечает: «Сложные существа, зародившиеся во время кембрийского взрыва, были предшественниками многих современных животных. Но из-за того, что в этот период не было прямых данных об атмосферном кислороде, было трудно определить, какие факторы инициировали этот важный момент в эволюции».
Изотопы серы и углерода помогли проследить бум и спад кислорода кембрийского взрыва
Анализ изотопы углерода и серы из древних пород карбонатов, собранных на участках вдоль рек Алдан и Лена в Сибири, стал источником сведений об истории кислорода в атмосфере Земли и мелководных океанах во время кембрийского взрыва. Простое сравнение уровня кислорода и ископаемых животных того же времени убедительно доказывает, что они напрямую связаны: чем больше кислорода было в воздухе, тем богаче было биоразнообразие сложных животных.
Профессор Грэм Шилдс поясняет важность открытия: «Результатом стал настоящий взрыв новых форм животных в течение более 13 миллионов лет кембрийского периода. За это время Земля превратилась из планеты, населенной простыми одноклеточными, в удивительно разнообразную, сложную, энергичную форму жизни, которую мы наблюдаем сегодня».
Доктор Бенджамин Миллс из Лидского университета отметил, что сибирская платформа открыла ученым уникальное окно в ранние морские экосистемы. Эта область содержит более половины всего известного в настоящее время окаменелого разнообразия от кембрийского взрыва.
«Объединение наших измерений изотопов с математической моделью позволяет отслеживать импульсы углерода и серы, поступающие в донные отложения в этой критической эволюционной колыбели. Наша матмодель использует эту информацию для оценки баланса образования и разрушения кислорода в планетарном масштабе. Анализ помог заново понять важность кислорода, благодаря которому на планете зародилась жизнь", - отмечает Миллс.
Благодаря всесторонней помощи российских коллег, ученым из Китая и Великобритании удалось получить образцы карбонатов из Сибири. Это произошло в 2008 году, но сам анализ занял продолжительное время. Зато теперь с уверенностью можно говорить, что массовое вымирание или рождение животных напрямую связано с дефицитом или избытком кислорода в атмосфере Земли, отмечает китайский биолог Маоян Чжу.