На Юконе ученые обнаружили самую длинную непрерывную запись палеозоя
Кладезь окаменелостей и слоев горных пород на берегах реки Пил, на территории Юкона в Канаде, обнаружила международная группа ученых, согласно исследованию, опубликованному 7 июля в журнале Science Advances.
Это открытие показывает изменение содержания кислорода на морском дне на протяжении почти 120 миллионов лет ранней палеозойской эры, времени, которое способствовало наиболее быстрому развитию и распространению видов сложной многоклеточной жизни в истории Земли.
По данным ученых, большинство горных пород палеозойской эры были разрушены тектоническими силами или со временем подверглись эрозии. «Неслыханно, чтобы такая большая часть истории Земли была собрана в одном месте, — сказал геолог Стэнфордского университета Эрик Сперлинг. — Насколько я знаю, больше нигде в мире нет места, где вы могли бы изучить такую длинную летопись истории Земли, где в принципе нет изменений в таких вещах, как глубина воды или тип бассейна».
На заре палеозоя, примерно 541 миллион лет назад, в глубоководных океанах не хватало кислорода. Он оставался в дефиците до девона, примерно 405 миллионов лет назад, когда кислород взлетел до уровней, близких к тем, которые наблюдаются в современных океанах, и произошел взрыв разнообразия жизни на Земле.
Ученые долго обсуждали, что могло вызвать резкий переход от мира с низким содержанием кислорода к миру более насыщенному кислородом, который мог бы поддерживать разнообразную сеть животной жизни. Но до сих пор было трудно определить время глобального насыщения кислородом.
Группа ученых, в которую входили исследователи из Дартмутского колледжа и Геологической службы Юкона, провела три лета на участке реки Пил, протекающей на Юконе. Ученые смогли собрать сотни образцов горных пород из переплетенных слоев сланца, кремня и известкового аргиллита.
Потом эти окаменелости были проанализированы в лаборатории в Стэнфорде исследователями. Они изучили 837 новых образцов с участка реки Пил, а также 106 новых образцов из других частей Канады и 178 образцов со всего мира для сравнения.
«Мы потратили много времени на раскалывание скал и изучение окаменелостей граптолитов», — сказал Сперлинг. Поскольку граптолиты относительно быстро эволюционировали в огромное множество узнаваемых форм тела, карандашные отметки, оставленные окаменелостями этих морских обитателей, живущих в колониях, позволили геологам датировать породы, в которых они были найдены.
Данные показали, что низкий уровень кислорода, вероятно, сохранялся в мировом океане на миллионы лет дольше, чем считалось ранее, — вплоть до фанерозоя, когда началось развитие наземных растений и ранних животных. «Ранние животные всё еще жили в мире с низким содержанием кислорода», — сказал Сперлинг.
Вопреки давним предположениям, ученые обнаружили, что палеозойские океаны были на удивление свободны от сероводорода, часто встречающегося в бескислородных районах современных океанов.
Когда кислород в конце концов начал повышаться в морской среде, это произошло как раз тогда, когда возникла более крупная и сложная растительная жизнь. «Существует масса споров о том, как растения повлияли на земную систему, — сказал Сперлинг. — Наши результаты согласуются с гипотезой о том, что по мере того, как растения развивались и покрывали Землю, они увеличивали поступление питательных веществ в океан, стимулируя насыщение кислородом».
В соответствии с этой гипотезой приток питательных веществ в море повысил бы первичную продуктивность — показатель того, как быстро растения и водоросли поглощают углекислый газ и солнечный свет, превращают их в новую биомассу и выделяют кислород в процессе.
Это изменение, вероятно, убило граптолитов. «Хотя большее количество кислорода действительно полезно для многих организмов, граптолиты потеряли среду обитания с низким содержанием кислорода, которая была их убежищем, — объяснил Сперлинг. — Любое изменение окружающей среды приведет к победителям и проигравшим. Граптолиты оказались в проигрыше».
