Меню сайту
ПОРТФОЛІО
БІОЛОГІЯ
ГЕОГРАФІЯ
ЕКОЛОГІЯ
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
ПОГОДА
Погода
Середа, 17.10.2018, 06:10
Вітаю Вас Гость
Головна » 2018 » Липень » 19 » Загадка кембрійського вибуху: нові факти про життя на невідомій Землі
18:08
Загадка кембрійського вибуху: нові факти про життя на невідомій Землі

Вчені продовжують вивчати рештки живих істот, що населяли планету 500-600 мільйонів років тому, поступово складаючи картину невідомого минулого Землі.

Нові дослідження проливають світло на багатоклітинні організми, які населяли Землю безпосередньо перед явищем “кембрійського вибуху” та після нього, а також те, у яких кліматичних умовах вони жили, які екологічні ніші займали та як проходила їхня еволюція.

Загадка “кембрійського вибуху”

Одна із найбільших загадок, яку подарував нам Чарльз Дарвін у своїй книзі “Походження видів” був так званий кембрійський вибух. Вивчаючи рештки викопних тварин, дослідники помітили, що еволюція усього живого на планеті простежується приблизно на 542 мільйонів років у минуле. У тих шарах, що лежать нижче цієї відмітки, в час написання книги Дарвіном нічого виявлено не було.

І хоча перші рештки з докембрійських часів були знайдені через десять років після видання “Походження видів”, ще за життя Дарвіна, у масовій свідомості, та й у свідомості науковців майже на століття закарбувалася думка, що на початку кембрійського періоду відбулася якась надзвичайна подія: за термін, що вимірюється кількома десятками мільйонів років, нібито з нічого, виникла величезна кількість груп живих організмів.

Репродукція строматолітового рифу в середині “кембрійського вибуху”, заснована на скам’янілих рештках з Берджес-Шейл. Дивна істота зверху, ліворуч від центру – Anomalocaris canadensis. Вона переслідує трьох трилобітів виду Paradoxides (знизу праворуч). Розкидані на дні океану істоти – Віваксії (Wiwaxia). Також присутні губки (чорні та коричневі) та археоціати у формі кубків. Джерело: All rights reserved, Ken Doud (www.videoscapes.net); Principle sources for modeling restorations: Briggs, Derek E.G., et al; Fossils of the Burgess Shale; 1994. Smithsonian Institution Press (www.trilobites.info/anohome.html)

Минуло ще кілька десятиліть, коли про докембрійські багатоклітинні організми було відомо переважно те, що вони взагалі існували, аж поки не підійшла межа тисячоліть. Подібно до того, як колись відбувся сам “кембрійський вибух”, вибухнули публікації про світ, що існував до нього. Розпочалися дискусії про те, які події відбулися на початку кембрію.

Земля-сніжок та “едіакарський сад”

На початку 2000-х років Міжнародний палеонтологічний союз розділив досі неперервну протерозойську еру на палеопротерозой, мезопротерозой та неопротерозой. В останній ері було виділено три періоди: тонійський, кріогеновий та едіакарський.

Власне два останніх стали справжньою сенсацією у навколонауковому світі. Кріогеній став сенсацією, перш за все, кліматичною, оскільки дослідження гірських порід того часу призвели до парадоксального висновку – кілька десятків мільйонів років уся Земля, включно з екваторіальними зонами була вкрита шаром криги. Розвиток життя у цей час був пригальмований.

Вивчивши серію зледенінь планети близько 720 – 635 млн років тому, вчені запропонували гіпотезу “Землі-сніжка”. Джерело: NASA

Однак одразу після того, як “Земля-сніжок” розтанула, почалася епоха, наповнена справді дивовижним життям. Хоча тваринний світ на початку кембрію й відрізнявся від нашого, ми легко можемо знайти у ньому ті групи організмів, які нині заселяють океани: членистоногі, молюски, хордові, медузи. А ось те, що складало едіакарське життя не було схоже ні на що. Впевнено визначалися лише медузи. Ба більше, коли дослідники тільки починали вивчати тварин, їм здалося, що у цьому дивному світі зовсім не було хижаків. Цей період почали неофіційно називати “едіакарським садом”.

Водночас, встановлення того, як розвивалися події у таку сиву давнину – справа не з легких. Але вчені продовжують по шматочках встановлювати різноманітні деталі подій, які мали місце у ті часи.

Земля 550 мільйонів років тому

Перше, що треба знати про період, який тривав 650-500 мільйонів років тому, це те, що суходіл залишався незаселеним. Гірські вершини омивав дощ, що крапав із хмар, але жодних рослин тоді ще не було. Всі уламки порід змивалися в океан та утворювали протяжні низини, які переходили у болота, а ті – у мілководні моря. Саме у морях і відбувалось найцікавіше.

Докембрійський краєвид
Художнє зображення докембрійського ландшафту. Джерело: origos.hu

На початку кріогенію вся суша була зібрана в один суперконтинент під назвою Родинія, що простягнувся вздовж меридіану від Північного полюса до Південного. Протягом кріогенію та едіакари це суперболото встигло розпастися та наприкінці едіакари зібралося у новий суперконтинент Паннотію, що тяжіла до Південного полюса.

Над усім цим висів місяць, що був значно ближчим за сучасний та створював суттєво потужніші припливи. Крім того, Земля оберталася значно швидше, тож протягом доби довжиною у 22 години припливи були не тільки потужнішими, але й стрімкішими. Рік тоді складав близько 400 діб.

Формація Доушаньтуо

Схоже, в таких умовах і виникли на Землі перші багатоклітинні організми. Коли саме це сталося – відповісти важко. Річ у тім, що визначення часу, коли існував останній пращур усіх багатоклітинних тварин за ступенем їхньої генетичної спорідненості дає величезну похибку.

Одні дослідження свідчать, що це сталося трохи більше як 550 мільйонів років тому, безпосередньо перед настанням кембрію. Інші – відсувають цю подію на період до 700 мільйонів років тому, тобто одразу після того, як розтанула “Земля-сніжок”. Ну а треті – свідчать про те, що багатоклітинному життю може бути й 900 мільйонів років, і воно цілком могло існувати ще під кригою кріогенію.

Паннотія
Художнє зображення суперконтинента Паннотії, який утворився на планеті близько 600 млн років тому. Джерело: Kelvin Ma/Own work

У середині 2000-х років головною сенсацією у дослідженні докембрійського життя стала, та лишається досі, формація Доушаньтуо. Ця геологічна формація у Центральному Китаї містить рештки організмів, які жили тут між 635 та 551 мільйоном років тому. Вони є свідченням того, що багатоклітинні організми процвітали на Землі майже одразу після того, як планета звільнилася від криги.

Дослідження, опубліковане у 2011 році показало, що в едіакарському періоді формація Доушаньтоу являла собою карбонатний шельф, що лежав між прибережними зонами, які зазнавали припливного затоплення, та глибокими океанічними водами. При цьому, періодично ця місцевість насичувалася сірководнем та ставала схожою на дно сучасного Чорного моря.

Перші тварини-копачі

Тривалий час вважалося, що едіакарська фауна не мала диференціації тканин та переважно була схожа навіть не на медуз, а на колонії багатоклітинних організмів. Проте в 2017 році дослідники з Манчестерського університету дослідили осадові породи з провінції Корумба у Бразилії. Ці породи датуються періодом 555-542 мільйони років тому, тобто відповідають періоду, який передує “кембрійському вибуху”.

Скам’янілі канали червів, віком 550 млн років Джерело: manchester.ac.uk

У цих породах дослідники виявили чимало отворів та ходів, які мали діаметр від 50 до 600 мікрометрів, що утворюють у зразках складну мережу. Вчені впевнені, що такі сліди могли залишити тільки істоти з розвинутою м’язовою системою, які були подібні до сучасних нематод, тобто круглих хробаків.

Це дослідження тим більш цікаве, що у березні 2018 року японські вчені з Наґойського університету опублікували своє дослідження. У ньому вони також вивчали осадові породи, які датуються періодом у 555-541 мільйон років тому. В них також було знайдено сліди життєдіяльності тварин, що рили ґрунт. Відмінність полягає в тому, що ці рештки були знайдені в зовсім іншому місці – в монгольській долині Баян-Гол.

Істоти, які тут жили, виявилися зовсім іншими. На відміну від мікроскопічних “нематод” з Бразилії, які ворушилися у ґрунті в пошуках залишків органіки, ці створіння досягали одного сантиметра в діаметрі та рили U-подібні нори, в яких вони переховувалися від хижаків.

“Аграрна революція”

Ці дослідження важливі з багатьох причин. По-перше, встановлено, що були розповсюджені у різних прибережних зонах Паннотії вже в пізньому едіакарі. По-друге, виявлено достатньо великі та складні організми, що рилися у ґрунті в той час, коли, як досі вважалося, в едіакарі такі організми якщо й були, то зовсім невеликі.

Реконструкція риючих тварин з Монголії.
Реконструкція рийних тварин з Монголії. Джерело: Nagoya University

По-третє, сама наявність досить великих рийних тварин 550 мільйонів років тому означає, що так звана “аграрна революція”, яку раніше приписували часам кембрію, сталася значно раніше.  До появи рийних тварин дно водойм вкривали міцні та жорсткі бактеріальні мати, які значно звужували можливість тварин пересуватися та годуватися на дні. Поява ж рийних організмів призвела до виникнення численних екологічних ніш та утворення нових груп тканин у тварин.

Наскільки хиткі наші знання щодо того, як відбувалася еволюція в едіакарі, свідчить ще одне відкриття. У 2016 році було встановлено, що приблизно 579 мільйонів років тому у деяких регіонах Землі спостерігалося зледеніння, про яке раніше ніхто нічого не чув, і яке назвали Гаск’єрським. І цікавим є те, що частина едіакарських знахідок датується періодом раніше цього зледеніння.

Навіть більше, у статтях, опублікованих у 2009-2012 роках, описане Байконурське зледеніння, яке відбувалося приблизно у той самий час, коли на тих ділянках едіакарського морського дна, які зараз опинилися у Монголії та Бразилії, жили рийні істоти.

Клімат кембрійського періоду

Не дивно, що вчені докладно взялися вивчати, який же клімат був у едіакарі-кембрії. Досі вони могли тільки здогадуватися, що у кембрії він переважно був тропічний, подібно до того, як це було у мезозойську еру, в часи, коли по Землі крокували динозаври.

Але в травні 2018 року дослідники з Лестерського університету, що у Великій Британії, дослідили черговий шмат брили, цього разу знайдений безпосередньо в Англії. Ця порода датувалася періодом у 515-510 мільйонів років тому, тобто відносилася до кембрійського періоду.

Рештки черепашок з породи кембрійських часів
Рештки черепашок з породи кембрійських часів. Джерело: University of Leicester

У породі містилися рештки черепашок розміром трохи більше як 1 міліметр. Занадто дрібні для того, щоби розповісти щось про самих тварин, вони, втім, допомогли встановити ізотопний склад води, у якій жили ці створіння.

Оскільки ізотопний склад води залежить від її температури, вчені змогли встановити, що 515 мільйонів років тому температура води у цій частині океану коливалася протягом року у діапазоні 20-25 градусів за Цельсієм. А це були моря на 65 градусі широти, тобто на широті сучасної Ісландії.

Раптова поява членистоногих

Не забувають створювати новини й ті, хто вивчає вже досить відомі групи кембрійських тварин. Так дослідники з Оксфорду провели величезну роботу, вивчаючи рештки тварин, які еволюціонували саме у той період, для якого були встановлені параметри води у попередньому дослідженні, тобто від 540 до 500 мільйонів років тому.

Об’єктом їхнього дослідження стала велика група створінь, які звуться еуартроподами. Ця група тварин в усі часи була однією із найбільш поширених на Землі. До неї, крім хеліцерових (павуків та скорпіонів), відносяться багатоніжки, ракоподібні, комахи, а також вимерлі нині групи тварин, такі як динокаріди, характерним представником яких є найбільший кембрійський хижак аномалокаріс.

via Gfycat

Відтворення поведінки аномалокаріса в його природному середовищі. Джерело: Naked Science/YT

Вчені припускали, що різноманіття еуартропод у кембрії, яке нібито зумовлене тим, що на межі едіакара-кембрій із якихось причин стрімко змінилися умови захоронення решток тварин, і наші знахідки цієї групи просто неповні. Однак уважно дослідивши породи з кембрію та едіакарію, вчені дійшли висновку, що самі по собі вони нічим не відрізняються одні від одних, тільки у перших є рештки членистоногих, а у других – ні.

Схоже, що ця величезна група організмів дійсно виникла як вибух не раніше, ніж 550 мільйонів років тому. Чи пов’язано це якось із “аграрною революцією” яка відбувалася у земній біосфері безпосередньо перед цим, можна буде спробувати розібратися у наступних дослідженнях. Так само на вчених чекає загадка того, як зміни клімату впливали на еволюцію життя у цей період.

Що ми знаємо про наше минуле?

Дослідження “кембрійського вибуху” та епох, що передують йому, цікаво тим, що ми стикаємося зі значною нестачею матеріалу. Гірські породи, що утворилися у цей період самі по собі не так вже й розповсюджені. А вже знайти у них щось, що лишилося від живих тварин – саме по собі неймовірна удача.

Між знахідками існують “прогалини”, інколи, у десятки мільйонів років, і як за цей час встигли змінитися умови на протерозойські Землі ми не маємо жодного уявлення. Попри це, палеонтологи, що вивчають “кембрійський вибух”, щороку додають до цього пазлу нові елементи, доводячи, що історія життя на Землі довша та цікавіша, ніж вважалося раніше.

Science Advances (2018), doi: 10.1126/sciadv.aar5690Nature Ecology & Evolution (2017), doi: 10.1038/s41559-017-0301-9PNAS (2018), doi: 10.1073/pnas.1719962115Royal Society Open Science (2018), doi: 10.1098/rsos.172250Gondwana Research (2011), doi: 10.1016/j.gr.2011.01.006; Science (2004), doi: 10.1126/science.1102328; Geology (2016), doi: 10.1130/G38284.1.

Переглядів: 32 | Додав: rutia | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *:
Форма входу
Пошук
Новини
[09.03.2018]
Виховний захід до свята Миколая (0)
[24.05.2018]
Наша гордість (0)
[12.03.2018]
День відкритих дверей (0)
[11.04.2018]
Свято Весни в Рогатинському державному аграрному коледжі (0)
[09.03.2018]
Хмарні технології (0)
Годинник
Банер
Міністерство освіти і науки
Агроосвіта
Коледж Youtube Facebook