Около 445 миллионов лет назад Земля пережила одно из самых драматичных событий своей истории. Резкое похолодание, оледенение Гондваны и изменение химии океана уничтожили большую часть морской жизни. Но именно эта катастрофа заложила основу для эволюционного поворота, последствия которого ощущаются до сих пор. Об этом сообщает журнал Science Advances.
Позднеордовикское массовое вымирание стало первым по-настоящему крупным биологическим кризисом на планете. Когда над суперконтинентом Гондвана сформировались гигантские ледники, уровень Мирового океана резко упал, а привычные мелководные экосистемы исчезли. Из-за этого погибло около 85% всех морских видов. Климат стал холодным, океаническая среда — химически нестабильной, а прежние формы жизни оказались неспособны адаптироваться.
Однако эволюция не остановилась. На фоне масштабного вымирания начался процесс перестройки экосистем, и именно в этот период одна группа животных получила решающее преимущество — челюстные позвоночные, которые позже определили развитие древних морских экосистем.
"Мы продемонстрировали, что челюстные рыбы стали доминирующими только благодаря этому событию", — заявила соавтор исследования Лорен Саллан.
В ордовикский период Земля выглядела совершенно иначе. Планету покрывали теплые моря, ледников не существовало, а климат был парниковым. В океанах обитали необычные существа: конодонты с большими глазами, трилобиты, гигантские морские скорпионы и наутилоиды с раковинами высотой в несколько метров. Именно среди этого многообразия существовали ранние предки гнатостом — челюстных позвоночных, которые долгое время не играли ведущей роли.
Первые растения только начинали осваивать побережья, а морские экосистемы были перенасыщены формами жизни, конкурировавшими за пространство и ресурсы.
Позднеордовикское вымирание развивалось в два этапа. Сначала планета быстро перешла от теплого климата к ледниковому. Льды покрыли значительную часть Гондваны, а мелководные моря пересохли. Затем, спустя несколько миллионов лет, климат вновь изменился — ледники растаяли, и океаны стали теплыми, бедными кислородом и насыщенными серой. Организмы, приспособившиеся к холоду, погибли, не выдержав новых условий.
Выжившие позвоночные оказались изолированы в так называемых убежищах — небольших очагах биоразнообразия, разделенных глубоководными пространствами. Именно в этих условиях челюстные позвоночные получили эволюционное преимущество.
Авторы исследования создали новую базу данных, объединив многолетние палеонтологические сведения об ордовике и раннем силуре. Это позволило реконструировать экосистемы убежищ и количественно оценить разнообразие позвоночных.
"Мы смогли показать, как LOME напрямую привел к резкому увеличению биоразнообразия челюстноротых", — отметил соавтор работы Вахей Хагивара.
Исследователи установили, что всплески видообразования происходили спустя несколько миллионов лет после вымирания. Особенно важную роль сыграли регионы, где условия оставались относительно стабильными.
Одним из таких ключевых убежищ стала территория современного Южного Китая. Именно там были обнаружены самые ранние окаменелости челюстных рыб — прямых родственников современных акул, сыгравших важную роль в формировании эволюции позвоночных.
"Они миллионы лет существовали в этих стабильных зонах, пока не приобрели способность пересекать открытый океан", — пояснил Хагивара.
Пока челюстные рыбы развивались в изоляции, их бесчелюстные родственники продолжали эволюционировать в других частях мира и еще около 40 миллионов лет доминировали в морях. Почему именно гнатостомы в итоге получили глобальное превосходство, остается открытым вопросом.
Исследователи считают, что массовое вымирание не уничтожило экосистемы полностью, а запустило процесс их обновления. Освободившиеся ниши заняли новые формы жизни, сохранив прежнюю структуру, но с другими участниками. Этот механизм повторялся и после других вымираний палеозоя.
"Эта работа помогает объяснить, почему развились челюсти и почему современная морская жизнь восходит именно к этим выжившим", — сказала Саллан.
Таким образом, позднеордовикская катастрофа стала не концом, а точкой перезапуска, определившей эволюционное направление жизни на сотни миллионов лет вперед.