Приблизно 540 мільйонів років тому, тваринний світ Землі зазнав бурхливого розвитку еволюції, під час якого виникли основні групи тварин. Серед них були і сучасні види, включно з хребетними та першими хижаками.
Кембрійський вибух і нові грані різноманітності тваринного світу
Цей період отримав назву "Кембрійський вибух". Виходячи з викопних знахідок, фауна тих часів мала відносно невелику кількість видів, і за своїм зовнішнім виглядом істотно відрізнялася від тих, що з'явилися пізніше.
Протягом багатьох десятиліть палеонтологи намагалися знайти пояснення кардинальній відмінності в розмаїтті фауни "до" і "після".
Одна з ключових теорій стверджує, що екологічна катастрофа знищила більшу частину живих істот, таким чином, створюючи умови для Кембрійського вибуху. Однак нові дослідження показують, що більш ранні тварини вже утворили складні екосистеми. Кембрійський період лише підтверджує "квантовий стрибок" в еволюції.
Вчені проаналізували дані з викопних шарів по всьому світу і визначили, що різноманітність тварин могла скоротитися в період пізнього едіакара, близько 572-541 мільйонів років тому.
Оскільки едіакарські мешканці ставали складнішими, деякі види не могли встигати за своїми сусідами, - робить висновок журнал PLoS Biology.
"Добре видно, що едіакаранці були попередниками кембрійського періоду, - каже Емілі Мітчелл, палеонтолог із Кембриджського університету і співавтор дослідження. - Це було дуже схоже на початок кембрійського вибуху".
Зоря едіакарських організмів
Протягом приблизно 3 мільярдів років одноклітинні організми домінували в морях Землі. Перші тварини з'явилися в пізньому едіакарі, деякі з них населяли глибини моря і нагадували рослини з пір'ястими структурами. Інші види мали сегментовані дископодібні тіла.
"Одна з дійсно унікальних особливостей найдавніших едіакарських організмів полягає в тому, що вони мали дивне фрактальне розгалуження... Вивчати едіакарські організми дуже складно, тому що будова їхнього тіла не схожа ні на що живе і перебуває у викопному стані", - пояснює Мітчелл.
На щастя для палеонтологів, безліч едіакарських спільнот збереглися в попелі й уламках, утворених унаслідок вулканічних вивержень, зсувів та інших природних катастроф.
"Це майже як Помпеї: всі жили щасливо, а потім раптово сталося масове поховання", - ділиться Мітчелл.
"У нас є дивовижні зображення едіакарського життя".
Ба більше, більша частина едіакарських решток залишилася недоторканою, оскільки в той час ще не було падальщиків, які розкопують тіла померлих тварин. Едіакарські тварини харчувалися, фільтруючи залишки органіки, що розкладається, і планктону з води.
Осягнення цих організмів означає з'ясування походження складного життя на Землі та ймовірності його існування в інших частинах Всесвіту, - переконаний Саймон Дарроч, геобіолог з Університету Вандербільта, який не брав участі в цьому дослідженні.
Нам справді потрібно розібратися, що це за організми, як вони утворювалися і взаємодіяли всередині спільнот, а також що сталося на кордоні між едіакаром і кембрієм. Цей період має ключове значення в історії Землі."
Як жили і спілкувалися між собою
У спробі дослідити спосіб життя цих тварин і їхню взаємодію одна з одною, Мітчелл та її колеги вивчили дані про 86 едіакарських викопних шарів. У них були представлені 124 види з усього світу, включно з Charnia і Dickinsonia.
Автори дослідження також проаналізували раніше опубліковані дані про екологічні умови досліджуваного періоду, отримані з навколишніх порід.
Вчені оцінили, наскільки часто різні види зустрічалися поруч один з одним і в яких умовах.
Як виявилося, окремі види майже не контактували один з одним і мешкали в різних екологічних нішах.
Однак ситуація змінилася під час аналізу пізніших скам'янілостей. Раптово з'явилася тенденція групуватися в одних і тих самих місцях, тоді як "старші" мешканці завжди жили окремо.
Також було виявлено, що угруповання едіакарських організмів істотно відрізнялися залежно від глибини або географічного району, в якому вони проживали.
"Це вказує на те, що певні види адаптувалися один до одного та до навколишнього середовища", - каже Мітчелл.
Однак збільшення спеціалізації з плином часу суперечить очікуванням після катастрофи.
Коли відбувається виверження вулкана або на Землю падає астероїд, - як у випадку з динозаврами, - ті, хто вижив, як правило, стають сильнішими й універсальнішими, здатними витримувати широкий спектр непостійних умов. Чого не спостерігали Мітчелл та її колеги.
Ми спостерігаємо збільшення екологічної складності, - каже вона. - Навіть якщо загальна кількість видів скоротилася, це сталося через їхню спеціалізацію та пошук унікальних ніш, а не через зовнішнє знищення".
На думку Мітчелл, для виявлення чинників, що визначають ці закономірності, необхідний більш детальний аналіз.
Два види могли займати одну територію, тому що у них були подібні потреби в їжі. Або вони могли отримувати вигоду від взаємодії один з одним, подібно до сучасних рослин і запилювачів.
Інші види не могли співіснувати, тому що вони віддавали перевагу різним середовищам існування або конкурували один з одним, якщо мешкали на одній території.
На даному етапі, каже Дарроч, у нас недостатньо доказів для спростування катастрофічного вимирання наприкінці едіакарського періоду. Проте, додає він, нове дослідження свідчить про те, що едіакарські екосистеми були "безумовно, набагато динамічнішими", ніж зазвичай передбачається.
Вчені з'ясували, що безліч інновацій тваринного світу, як-от тверді екзоскелети і хижацька поведінка, з'явилися на заключному етапі едіакарана.
На думку Дарроча, "інтуїтивно очевидно", що ці організми почали займати більш спеціалізовані ролі і шукати різноманітні місця проживання.
"Чим глибше ви вивчаєте едіакарський період, тим більше переконуєтеся в його поступовому наростанні", - зазначає він. Поява сучасних груп тварин відбувалася плавно і "остаточно загострилася" на початку кембрійського періоду.
"Однак коріння цього вибуху, - додає він, - сягає значно глибше в минуле".
