Древние океаны могли становиться особенно разнообразными не только после массовых вымираний, но и в периоды, когда исчезающие группы животных еще сосуществовали с теми, которым только предстояло распространиться. К такому выводу пришли исследователи, изучившие ископаемые останки из Колумбии. Они предложили новое понятие для описания подобных эволюционных переходов. О том, что происходило в древнем океане и почему это может изменить представления об эволюции, — в материале «Известий».
Древний океан с гигантскими хищниками
Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Ecology and Evolution (FEE). Ученые из Университета Макгилла в Канаде и Центра палеонтологических исследований Колумбии изучили данные окаменелостей из формации Паха — геологического образования в центральной части современной Колумбии. Оно сформировалось в раннем меловом периоде, примерно 145–100 млн лет назад, и сохранило следы богатой морской экосистемы.
В древнем океане обитали крупные морские рептилии, в том числе плезиозавры с длинными шеями и их родственники, морские крокодиломорфы, ихтиозавры и черепахи. Среди других обитателей были акулы, костные рыбы, ракообразные, аммониты и разнообразные беспозвоночные. Некоторые морские хищники достигали более 10 м в длину. Такое разнообразие позволяло животным занимать разные экологические ниши и формировало сложную пищевую сеть.
Дирли Кортес, аспирант Университета Макгилла
Это геологическое образование оставило исключительно богатый след ископаемых, включающий гигантских морских рептилий, таких как длинношеие плезиозавры и родственники морских крокодилов, а также черепах, акул, ракообразных и других. Вместе эти животные образовали биоту Паха, одно из самых экологически сложных морских сообществ, обнаруженных на сегодняшний день.
Одна из особенностей формации Паха — большое количество крупных хищников, занимавших верхние уровни пищевой цепи. В предыдущей работе исследователи реконструировали пищевые связи между обитателями древнего океана и обнаружили сложную структуру взаимодействий. По оценке авторов, эта экосистема дает редкую возможность изучить, как менялись морские сообщества в период масштабных эволюционных преобразований.
Как исчезающие виды сосуществовали с новыми
Изученные окаменелости сохранили представителей разных этапов эволюции морских животных. Одни группы происходили от древних линий, распространенных еще в юрском периоде и постепенно приближавшихся к исчезновению. Другие относились к эволюционным группам, которые в меловом периоде только начинали активно развиваться и разнообразиться. При этом их представители обитали в одном регионе и могли сосуществовать в одной экосистеме.
Такое сочетание особенно заметно среди морских рептилий. Например, в формации Паха обнаружены представители поздних линий плиозавров — крупных хищников, часть которых достигала внушительных размеров. Одновременно в регионе встречались плезиозавры и ихтиозавры, среди которых были животные с различными способами питания. Исследователи также обращают внимание на разнообразие рыб, морских черепах и беспозвоночных, составлявших основу пищевой сети.
Авторы считают, что подобные переходы не всегда происходили через резкое исчезновение одних организмов и последующее распространение других. В некоторых случаях эволюционные изменения могли разворачиваться постепенно: старые линии еще сохранялись, а новые уже занимали доступные экологические ниши. Формация Паха позволяет проследить подобное пересечение разных этапов развития морской фауны.
Что помогло древнему океану стать таким разнообразным
Исследователи связывают богатство древней экосистемы с сочетанием климатических, географических и биологических факторов. В раннем меловом периоде на Земле был теплый климат, уровень мирового океана был значительно выше современного, а концентрация углекислого газа в атмосфере — выше доиндустриальной. Такие условия влияли на морские среды обитания и могли способствовать развитию разнообразных сообществ.
Важную роль играло и географическое положение региона. В районе современной Колумбии формировались морские пути, связывавшие восточную часть Тихого океана с древней Атлантикой через так называемый Испанский коридор. Эти водные пространства могли облегчать расселение морских животных и обмен видами между разными регионами. Дополнительным фактором ученые считают поступление питательных веществ с суши в прибрежные воды, которое могло поддерживать высокую биологическую продуктивность.
На разнообразие влияли и взаимодействия между самими организмами. Появление новых видов рыб и других животных расширяло пищевые возможности хищников, а конкуренция за ресурсы способствовала разделению экологических ниш. В результате в древнем океане могли одновременно существовать разные группы крупных хищников, охотившихся на различную добычу. Авторы подчеркивают, что значение каждого из этих факторов еще предстоит изучить подробнее.
Что такое «биотический перелом»
Для описания обнаруженного сочетания исчезающих и развивающихся эволюционных линий исследователи предложили термин «биотический перелом». Он обозначает период, когда древние группы животных, приближающиеся к вымиранию, продолжают существовать одновременно с новыми линиями, которые начинают активно распространяться и разнообразиться. По мнению авторов, формация Паха дает особенно наглядный пример такого процесса.
Эта концепция дополняет представления о крупных изменениях биоразнообразия. Обычно внимание при изучении эволюционных переходов уделяется массовым вымираниям, после которых освободившиеся экологические ниши занимают другие организмы. Однако история древнего океана в Колумбии показывает, что важные изменения могли происходить и без единовременного исчезновения большого числа видов — через длительное сосуществование разных эволюционных групп.
При этом ученые не называют формацию Паха официально признанной «горячей точкой» биоразнообразия. Хотя она отличается богатством ископаемых останков и сложной структурой древней экосистемы, имеющихся данных пока недостаточно для такой классификации по современным критериям. Чтобы выяснить, насколько широко «биотический перелом» был распространен в истории Земли, необходимы новые находки, более точная датировка геологических слоев и сравнение с другими древними экосистемами.