Эпоха рыб началась после глобального вымирания 445 млн лет назад - исследование
На территории, которая сегодня является Южным Китаем, обнаруживаются первые полные ископаемые остатки челюстных рыб, напрямую родственных современным акулам. Миллионы лет они концентрировались в стабильных рефугиях, пока не эволюционировали до способности пересекать открытый океан и заселять другие экосистемы.
МОСКВА, 12 января /Новости науки/. Глобальное вымирание 445 млн лет назад привело в итоге к росту разнообразия челюстных позвоночных, предков современных рыб и, в конечном счёте, всех челюстных животных, к такому выводу пришли исследователи Окинавского института науки и технологий (OIST), проанализировав глобальные данные по ископаемым находкам и опубликовав результаты в Science Advances.
445 миллионов лет назад жизнь на Земле изменилась навсегда
Около 445 млн лет назад жизнь на нашей планете претерпела необратимые изменения. По геологическим меркам — в одно мгновение — над суперконтинентом Гондвана сформировались ледники. Они выжали из океана многие обширные мелководные моря, словно губка, и установили ледниковый (icehouse) климат. Вместе с радикальными изменениями химии океана это в итоге привело к вымиранию примерно 85% всех морских видов, то есть большей части жизни на Земле.
В новой работе в Science Advances исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) показали, что из этого биологического хаоса Позднеордовикского массового вымирания (Late Ordovician Mass Extinction, LOME) родилось беспрецедентное богатство форм жизни среди позвоночных. В период потрясений одна группа начала доминировать над остальными, направив развитие жизни к тому миру, который мы знаем сегодня: к челюстным позвоночным.
Ордовикский период (примерно 486–443 млн лет назад) — время, когда Земля выглядела иначе. Южный суперконтинент Гондвана господствовал на планете, его окружали огромные мелководные моря. Полюса были свободны ото льда, вода оставалась приятно тёплой благодаря парниковому климату. На суше берега постепенно заселяли растения, похожие на печёночники, и многоногие членистоногие, а в морских бассейнах кипела разнообразная — и порой странная — жизнь.
Большеглазые, похожие на миног конодонты извивались вокруг гигантских морских губок; трилобиты сновали среди стай панцирных моллюсков; морями патрулировали «морские скорпионы» размером с человека и гигантские наутилоиды с остроконечными раковинами длиной до пяти метров. И лишь изредка среди этого изобилия встречались скромные предки гнатостом — челюстных позвоночных, которым предстояло со временем стать доминирующей ветвью животного мира.
Вымирание происходило двумя импульсами. Сначала планета быстро перешла от парникового к ледниковому климату: большая часть Гондваны покрылась ледниками, и мелководные океанические местообитания “усохли”. Затем, спустя несколько миллионов лет — как раз когда биоразнообразие начинало восстанавливаться, — климат снова развернулся: ледяные шапки растаяли, а тёплые, сернистые и бедные кислородом воды «затопили» морскую жизнь, уже приспособившуюся к холоду.
Убежища-рефугии и «взлёт» челюстных
Во время и после этих волн гибели большинство выживших позвоночных оказалось заперто в рефугиях — изолированных «горячих точках» биоразнообразия, разделённых непреодолимыми пространствами глубокого океана. Именно там у выживших гнатостом, по-видимому, было преимущество.
От «зубастых червей» до дарвиновских вьюрков
Создав глобальную базу ископаемых, исследователи смогли связать рост разнообразия гнатостом не только с LOME, но и с географией.
На территории, которая сегодня является Южным Китаем, обнаруживаются первые полные ископаемые остатки челюстных рыб, напрямую родственных современным акулам. Миллионы лет они концентрировались в стабильных рефугиях, пока не эволюционировали до способности пересекать открытый океан и заселять другие экосистемы.
Интеграция ископаемых данных с биогеографией, морфологией и экологией помогает тоньше понять эволюцию. «Челюсти возникли для того, чтобы создать новую экологическую нишу, или наши предки сначала заняли уже существующую нишу — а потом диверсифицировались?» — задаётся вопросом Саллэн. «Наше исследование указывает на второе. Будучи ограниченными небольшими территориями, но имея множество свободных “мест” в экосистеме после гибели бесчелюстных позвоночных и других животных, гнатостомы могли внезапно освоить широкий спектр ниш». Похожая динамика известна по дарвиновским вьюркам на Галапагосах: они воспользовались новыми возможностями питания, а со временем их клювы эволюционировали в разные формы, соответствующие занятым нишам.
Почему в итоге победили челюстные — вопрос остаётся
Пока челюстные рыбы были «заперты» в Южном Китае, их бесчелюстные родственники продолжали параллельно эволюционировать в других регионах, доминируя в морях ещё 40 миллионов лет. Они дали множество форм рифовых рыб, некоторые — с альтернативными ротовыми структурами. Но почему именно челюстные рыбы среди всех выживших позднее стали главными, распространившись из рефугиев, — остаётся загадкой.
Авторы выяснили: LOME не «стёрло всё начисто», а запустило экологическую перезагрузку. Ранние позвоночные заняли ниши, освободившиеся после исчезновения конодонтов и членистоногих, и восстановили прежнюю функциональную структуру экосистем — но уже с другими видами. Такой паттерн повторяется в палеозое после вымираний, вызванных сходными условиями среды, формируя то, что команда называет повторяющимся «циклом сброса и восстановления разнообразия»: эволюция восстанавливает экосистемы, снова сходясь к похожим функциональным «дизайнам».
445 миллионов лет назад жизнь на Земле изменилась навсегда
Около 445 млн лет назад жизнь на нашей планете претерпела необратимые изменения. По геологическим меркам — в одно мгновение — над суперконтинентом Гондвана сформировались ледники. Они выжали из океана многие обширные мелководные моря, словно губка, и установили ледниковый (icehouse) климат. Вместе с радикальными изменениями химии океана это в итоге привело к вымиранию примерно 85% всех морских видов, то есть большей части жизни на Земле.
В новой работе в Science Advances исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) показали, что из этого биологического хаоса Позднеордовикского массового вымирания (Late Ordovician Mass Extinction, LOME) родилось беспрецедентное богатство форм жизни среди позвоночных. В период потрясений одна группа начала доминировать над остальными, направив развитие жизни к тому миру, который мы знаем сегодня: к челюстным позвоночным.
Ордовикский период (примерно 486–443 млн лет назад) — время, когда Земля выглядела иначе. Южный суперконтинент Гондвана господствовал на планете, его окружали огромные мелководные моря. Полюса были свободны ото льда, вода оставалась приятно тёплой благодаря парниковому климату. На суше берега постепенно заселяли растения, похожие на печёночники, и многоногие членистоногие, а в морских бассейнах кипела разнообразная — и порой странная — жизнь.
Большеглазые, похожие на миног конодонты извивались вокруг гигантских морских губок; трилобиты сновали среди стай панцирных моллюсков; морями патрулировали «морские скорпионы» размером с человека и гигантские наутилоиды с остроконечными раковинами длиной до пяти метров. И лишь изредка среди этого изобилия встречались скромные предки гнатостом — челюстных позвоночных, которым предстояло со временем стать доминирующей ветвью животного мира.
Вымирание происходило двумя импульсами. Сначала планета быстро перешла от парникового к ледниковому климату: большая часть Гондваны покрылась ледниками, и мелководные океанические местообитания “усохли”. Затем, спустя несколько миллионов лет — как раз когда биоразнообразие начинало восстанавливаться, — климат снова развернулся: ледяные шапки растаяли, а тёплые, сернистые и бедные кислородом воды «затопили» морскую жизнь, уже приспособившуюся к холоду.
Убежища-рефугии и «взлёт» челюстных
Во время и после этих волн гибели большинство выживших позвоночных оказалось заперто в рефугиях — изолированных «горячих точках» биоразнообразия, разделённых непреодолимыми пространствами глубокого океана. Именно там у выживших гнатостом, по-видимому, было преимущество.
От «зубастых червей» до дарвиновских вьюрков
Создав глобальную базу ископаемых, исследователи смогли связать рост разнообразия гнатостом не только с LOME, но и с географией.
На территории, которая сегодня является Южным Китаем, обнаруживаются первые полные ископаемые остатки челюстных рыб, напрямую родственных современным акулам. Миллионы лет они концентрировались в стабильных рефугиях, пока не эволюционировали до способности пересекать открытый океан и заселять другие экосистемы.
Интеграция ископаемых данных с биогеографией, морфологией и экологией помогает тоньше понять эволюцию. «Челюсти возникли для того, чтобы создать новую экологическую нишу, или наши предки сначала заняли уже существующую нишу — а потом диверсифицировались?» — задаётся вопросом Саллэн. «Наше исследование указывает на второе. Будучи ограниченными небольшими территориями, но имея множество свободных “мест” в экосистеме после гибели бесчелюстных позвоночных и других животных, гнатостомы могли внезапно освоить широкий спектр ниш». Похожая динамика известна по дарвиновским вьюркам на Галапагосах: они воспользовались новыми возможностями питания, а со временем их клювы эволюционировали в разные формы, соответствующие занятым нишам.
Почему в итоге победили челюстные — вопрос остаётся
Пока челюстные рыбы были «заперты» в Южном Китае, их бесчелюстные родственники продолжали параллельно эволюционировать в других регионах, доминируя в морях ещё 40 миллионов лет. Они дали множество форм рифовых рыб, некоторые — с альтернативными ротовыми структурами. Но почему именно челюстные рыбы среди всех выживших позднее стали главными, распространившись из рефугиев, — остаётся загадкой.
Авторы выяснили: LOME не «стёрло всё начисто», а запустило экологическую перезагрузку. Ранние позвоночные заняли ниши, освободившиеся после исчезновения конодонтов и членистоногих, и восстановили прежнюю функциональную структуру экосистем — но уже с другими видами. Такой паттерн повторяется в палеозое после вымираний, вызванных сходными условиями среды, формируя то, что команда называет повторяющимся «циклом сброса и восстановления разнообразия»: эволюция восстанавливает экосистемы, снова сходясь к похожим функциональным «дизайнам».
