Представьте, что вы - планктонная фораминифера. Звучит гордо, но на деле вы меньше песчинки и живете в тропическом океане 66 миллионов лет назад. Вы мирно дрейфуете по течению у залитой солнцем поверхности моря. Внутри вашей раковины живут микроскопические водоросли: они используют солнечный свет, чтобы производить еду, и великодушно делятся с вами энергией. Вы - часть процветающей экосистемы, которая существует уже миллионы лет.
Жизнь прекрасна. Но вдруг, без всякого предупреждения, все меняется.
На Землю падает огромный астероид. В атмосферу взлетают тонны пыли, сажи и копоти. Солнечный свет практически перестает доходить до поверхности океана. Небо остается мрачным долгие месяцы, а кое-где - больше года.
Что делать, если выключили свет?
Что происходит с вами - существом, чья жизнь целиком зависит от солнца? Этот вопрос лежит в основе одной из главных загадок вымирания, поставившего точку в эпохе динозавров.
Когда люди думают об астероиде, упавшем в районе современной Мексики, они обычно представляют, как с лица Земли исчезают гигантские ящеры. Но удар нанес страшный урон и океану. На самом деле, сильнее всего пострадал микроскопический планктон - фундамент всей морской пищевой цепи.
Палеонтологи давно знали, что это вымирание было на удивление избирательным. Некоторые группы организмов были стерты в порошок, а другие почти не заметили катастрофы. Планктонные фораминиферы - те самые крошечные существа в раковинках - потеряли подавляющее большинство своих видов. Известковый нанопланктон (еще одна важная группа) понес не менее катастрофические потери.
А вот другие ребята справились гораздо лучше. Диатомовые водоросли, динофлагелляты и еще несколько линий планктона выжили в больших количествах.
И тут возникает логичный вопрос. Если астероид устроил глобальный экологический кризис, почему одни виды планктона вымерли, а другие преспокойно выжили? На первый взгляд, версий было хоть отбавляй.
Удар вызвал лесные пожары, кислотные дожди, резкое изменение климата и сдвиги в химическом составе океана. Ученые предполагали, что закисление океана могло погубить тех, кто строил раковины из карбоната кальция. Другие грешили на падение температуры или нехватку питательных веществ. Все эти процессы наверняка потрепали морские экосистемы, но ученым нужно было понять: что именно стало главным ударом?
Элементарно: просто стало темно
В последние годы все больше улик указывает на удивительно простой ответ: временное, но критическое исчезновение солнечного света.
Свежие климатические модели показывают, что мелкая пыль, поднятая в атмосферу после удара, заблокировала львиную долю солнечных лучей. Фотосинтез на планете практически остановился. Для обитателей океана это стало катастрофой.
Почти все морские пищевые цепи завязаны на фотосинтезе. Микроводоросли ловят энергию солнца и строят из нее органику, их ест зоопланктон, а зоопланктон идет на обед рыбам и более крупным морским обитателям. Уберите из этой схемы солнце - и поток энергии иссякнет.
Размер имеет значение (и диета тоже)
Звучит просто, но есть важная деталь: разным видам планктона нужно разное количество энергии.
Крошечному организму для поддержания жизни требуется совсем чуть-чуть «топлива», а вот ребятам покрупнее нужно гораздо больше ресурсов. К тому же некоторые виды умеют хитрить. Отдельные виды планктона способны как к фотосинтезу, так и к поеданию других организмов - такой вот шведский стол на случай тяжелых времен.
Именно здесь новое исследование добавляет важный кусочек в этот доисторический пазл. Вместо того чтобы изучать каждый вид по отдельности, ученые создали виртуальную модель океана. Они заселили ее самыми разными типами планктона - разных размеров и с разными стратегиями выживания, а затем устроили этой экосистеме цифровой конец света в стиле астероидной зимы.
Результаты симуляции показали, что ключевую роль сыграли два фактора: темнота и размер тела.
Когда солнце погасло, производство еды рухнуло. Мелкий планктон в целом перенес кризис гораздо лучше крупных собратьев - просто потому, что его энергетические запросы были скромнее. Универсалы, умеющие добывать энергию разными способами, тоже чувствовали себя неплохо.
А вот для наших знакомых, планктонных фораминифер, выводы оказались особенно ироничными. Многие виды конца мелового периода были настоящими «работодателями» для микроскопических водорослей - они держали их внутри своих раковин в качестве симбионтов. В мирное время это был сверхуспешный стартап: водоросли давали бесплатную энергию, позволяя фораминиферам вырастать крупными и комфортно жить в бедных питательными веществами тропических водах.
Но долгий период тьмы превратил этот суперприз в долговую яму. Без солнца фотосинтез встал, и водоросли больше не могли поставлять ресурсы. Крупные фораминиферы внезапно оказались у разбитого корыта: их огромный метаболизм требовал питания, а главный источник энергии просто отключили.
Окаменелости подтверждают: большинство этих крупных видов с водорослями-симбионтами бесследно исчезли в конце мелового периода. Выжила в основном мелкая, неприхотливая «мелочь», умеющая вовремя подстроиться под обстоятельства.
Все дело в энергии
Конечно, новое исследование не утверждает, что одна лишь темнота виновыта во всем. Наша планета устроена сложно, и на нее наверняка обрушилось несколько бед сразу: менялись температура и химия океана, рушились устоявшиеся связи.
Однако модель четко показала: даже сравнительно короткого периода жесткой темноты вполне достаточно, чтобы объяснить, почему планктон вымирал именно так, а не иначе.
Этот вывод меняет сам подход ученых к катастрофе. Долгое время все обсуждали только зрелищные ужасы: глобальные пожары, кислотные дожди и резкую смену климата. Все это важно. Но исследователи все чаще обращают внимание на куда более фундаментальную вещь. На энергию.
Любая экосистема живет за счет непрерывного потока энергии, идущего по пищевой цепи. Астероид не просто испортил погоду. Он временно перекрыл планете доступ к главному источнику питания - солнцу.
Для нашей воображаемой фораминиферы, качающейся на тропических волнах, этот нюанс стал роковым. Раковина все еще защищает ее, океан вокруг прежний, и течения все так же несут ее вперед. Вот только свет выключили. А в мире, где почти все живое зависит от фотосинтеза, даже короткий перерыв в подаче энергии может вызвать эффект домино, который разрушит весь мир.