Загадка адаптации живых организмов после вымирания 444 миллиона лет назад — один из важнейших геологических вызовов. Новое исследование показало, что глубоководная мезофауна выработала в тот период механизмы выживания, которые используют до сих пор.
«Морской снег» — это частицы отмершего фитопланктона, экскрементов зоопланктона, пыльцы и других остатков, которые медленно опускаются с освещенных солнцем поверхностных вод на многокилометровую глубину. Этот процесс — важная часть морской экологии и глобального климата. Он переносит углерод из атмосферы в глубины океана, где тот хранится минимум тысячелетиями, и служит единственным источником пищи для гигантских сообществ организмов, обитающих в вечной темноте.
Эти частицы кормят целые сообщества организмов и играют ключевую роль в глобальном цикле углерода, который влияет на климат планеты. Однако то, как и когда возникла эта система, связывающая поверхность и дно океана, оставалось загадкой. Столь хрупкие свидетельства плохо сохраняются, поскольку имеют микроскопический размер и легко исчезают в иле и донных отложениях.
Исключением стало открытие в сланцах Соом в Южной Африке. Ученые изучили «морской снег» в породах возрастом примерно 444 миллиона лет. Именно в тот период, в самом конце ордовикского периода, Земля пережила одно из пяти самых масштабных массовых вымираний в своей истории. Глобальное оледенение и резкое падение уровня Мирового океана привели к катастрофическим последствиям для морской жизни и уничтожили, по разным оценкам, до 85% видов.
Сланцы Соом сформировались на дне древнего моря в условиях дефицита кислорода. Внутри них исследователи обнаружили тонкие прослои, богатые органикой, — окаменелый «морской снег». Внутри этих слоев содержались микроскопические норки и окаменелые экскременты (копролиты). Их воссоздали с помощью компьютерной томографии, что позволило увидеть внутреннюю структуру окаменелостей в деталях. Результаты исследования опубликовали в журнале Nature Ecology & Evolution.
Выяснилось, что мельчайшие донные существа, в основном нематоды (круглые черви) и фораминиферы (одноклеточные), плотно пронизывали осадок. Причем частота и плотность их следов напрямую коррелировала с количеством «снега». Там, где его было больше, жизнь буквально кипела, создавая густую сеть ходов.
Авторы научной работы зафиксировали самую раннюю из известных поведенческих реакций глубоководной экосистемы на поступление пищи. Эту стратегию современная глубинная мезофауна использует до сих пор. Причем стратегия возникла всего через несколько миллионов лет после глобального вымирания. Для эволюционных процессов это очень небольшой промежуток времени. Ученые полагают, что микроскопические организмы быстро заняли освободившиеся экологические ниши, освоив эффективный способ утилизации органического углерода, который падал с поверхности.
Таким образом, исследование доказывает, что фундаментальный механизм, который обеспечивает устойчивость морских экосистем и влияет на глобальный климатический цикл, появился очень давно. Он действовал уже в глубокой древности и, как полагают авторы статьи, сыграл ключевую роль в быстром восстановлении биосферы.