Vzestup mořských predátorů změnil život oceánu v pořadí náhlých hromadných vyhynutí

Nový výzkum ukazuje, že evoluční závody zbraní mezi mořskými živočichy předělaly oceánské ekosystémy v měřítku podobném masovému vyhynutí, které způsobilo globální katastrofy.

Vědci ze švédské univerzity v Omau a floridského muzea přírodní historie využili paleontologické databáze k vytvoření vícevrstvého počítačového modelu historie mořského života za posledních 500 milionů let. Jejich analýza fosilního záznamu úzce rezonovala studií paleontologa Johna Johna Spekowského z roku 1981 – s jedním zásadním rozdílem.

Průkopnická statistická práce Sfakowského ukázala náhlé změny biologické rozmanitosti oceánů asi před 490 a 250 miliony let, což odpovídá dvěma událostem hromadného vyhynutí. Tyto události rozdělily mořský život na to, čemu říkal „tři velké evoluční fauny“, z nichž každá byla ovládána jedinečnou sadou zvířat.

Nový model však odhaluje čtvrtý.

Divoký boj o přežití mezi dravými mořskými živočichy a jejich kořistemi před 250 až 66 miliony let mohl být stejně silnou silou, která přetvořila rozsah oceánů na to, co vidíme dnes. Tento třetí velký přechod byl mnohem pozvolnější než jeho předchůdci a byl poháněn spíše organismy než vnějšími procesy.

Historie oceánského života

Zakládající studie v roce 1981 uspořádala historii oceánského života do tří hierarchií, přičemž určitá zvířata dominovala moři ve všech časových obdobích. Dvě hromadná vyhynutí připravila cestu pro vzkvétání a vládnutí nových skupin. Nový výzkum však poskytuje důkazy, že vzestup mořských predátorů byl stejně silným přechodem, jehož výsledkem byla čtvrtá hierarchie mořského života. Uznání: Jeff Gage / Museum of Natural History in Florida

„Dozvěděli jsme se, že ne všechny hlavní změny v životě zvířat souvisejí s událostmi hromadného vyhynutí,“ uvedl hlavní autor studie Alexis Rojas, který získal doktorát. B University of Florida. Rojas je v současné době postdoktorandem v Integrated Science Laboratory, centru věnovaném interdisciplinárnímu výzkumu na univerzitě v Umeå.

Mnoho vědců již dlouho tvrdí, že vnější faktory, jako je sopečná činnost, účinky asteroidů nebo změna klimatu, jsou hlavními hnacími silami významných změn v biosféře Země, uvedla výzkumná firma Michal Kowalewski, doktorský konzultant pro Rojas a Thompsonovo muzeum na Floridě. Předseda paleontologických bezobratlých.

„Fosilní záznam nám říká, že některé z hlavních přechodů v historii života byly rychlé změny způsobené náhlými vnějšími faktory. Tato studie však ukazuje, že některé z těchto velkých přechodů byly postupnější a mohly být způsobeny biologickými interakcemi mezi organismy,“ řekl řekl.

Vzestup predátorů změnil oceánský život na stupnici hromadného vyhynutí

Počínaje asi 150 miliony let se mořští predátoři, jako jsou ryby, hlemýždi a kraby, rychle měnili a ovládali moře. Jejich kořist byla upravena tak, aby se skryla, byla mobilnější nebo zvýšila svoji vnější obranu. Tento jev, známý jako mezozoická mořská revoluce, vytvořil oceánský život, který dnes vidíme, a byl pravděpodobně stejně silný jako náhlý hromadný zánik při předefinování toho, co kde žilo. Uznání: Jeff Gage / Museum of Natural History in Florida

Jedním z důvodů, proč byla Spakowského práce tak revoluční, bylo to, že zvolil matematický přístup k praktickému problému: fosilní záznam je příliš velký a složitý na to, aby jedna osoba dokázala rozeznat základní životní vzorce pouhým pohledem na vzorky.

„Když jsou její součásti zkoumány jednotlivě nebo v malých skupinách, jejich složitý tvar, funkce, interakce a historie se často zdají ohromující a téměř nekonečné,“ napsal v úvodu ke své studii z roku 1981.

Organizace těchto komponent v hierarchii systémů, tvrdil, představil úplnější koncepci. Spekowského modelování rozdělilo 500 milionů let života v oceánu na tři velké dynastie, z nichž každá byla oddělena masovým vyhynutím, které připravilo půdu pro prosperitu a vládu nových skupin. Po vládě trilobitů vzrostla spravedlivá zvířata známá jako brachyopody a korály a někteří starověcí amoniti. Po závěrečném vyhynutí v permu, někdy označovaném jako „Velké umírání“, byly zase nahrazeny hlemýždi, ústřicemi, kraby, moderními korály a různými druhy kostnatých ryb.

Fosilní trilobit

Nyní se vyhynulí členovci, zvaní trilobiti, objevili nejméně před 520 miliony let a existovali téměř 300 milionů let. Zmizely během události hromadného vyhynutí, která před 250 lety znamenala konec permu, což je největší známá smrt v historii Země. Uznání: Florida Museum Photography by Jeff Gage

Sfakowského hypotéza zásadně změnila myšlení vědců o historii života, uvedl Kowalewski. Navrhl spořádaný způsob porozumění historii mořských ekosystémů – superpříběh a zápletky.

Ale jak rostou naše znalosti o fosilních záznamech, roste i Spekowského dilema, jak analyzovat takové obrovské a složité informace, uvedl Kowalewski.

„Vzhledem k tomu, že v současné době jsou zdokumentovány miliony fosilních vzorků, neexistuje jednoduše žádný způsob, jak by náš mozek mohl zpracovat takové velké archivy paleontologických dat,“ řekl. „Naštěstí se analytické metody stále zlepšují, což nám poskytuje lepší způsoby, jak extrahovat a zkoumat informace skryté ve velmi složitých datech.“

Rojas přijal tuto výzvu díky nejnovějším pokrokům v modelování dat. Konkrétně se zajímal o použití komplexních síťových nástrojů k vytvoření lepší reprezentace fosilního záznamu. Na rozdíl od jiných přístupů v paleobiologii používají složité sítě propojenou strukturu uzlů představujících fyzické a abstraktní proměnné k odhalení základních vzorů v daném systému. Webové přístupy lze aplikovat na sociální jevy – například zobrazování vzorů interakce uživatele Facebooku s členy platformy – ale lze je použít také na složité přírodní systémy. Stejně jako Sepkoski je Rojas klasicky vyškolený paleontolog, který hledá nový pohled na fosilní záznam.

Brachiopod zlaté linie

Zlaté linie v tomto brachiopodu, ústřicovitém zvířeti, jsou usazeniny pyritu. Kdysi běžné brachiopody tvoří svůj vlastní jedinečný kmen a existují dnes. Vládli moři, než se měkkýši dostali pod kontrolu. Uznání: Florida Museum Photography by Jeff Gage

„Existuje mnoho procesů, které probíhají paralelně v mnoha měřítcích: ve vašem sousedství, ve vaší zemi a na celé planetě. Nyní si představte, že procesy probíhají za jeden den, rok nebo 500 let. To, co děláme, je snažit se porozumět všem těchto věcí v průběhu času, “řekl.

Jednoduchá mřížka může sestávat z jedné vrstvy – veškerá dokumentace o životě a stanovišti zvířat. Ale síť Rojas a kolegové kombinují různé časové intervaly jako jednotlivé vrstvy, což je vlastnost, která chybí v předchozích studiích o vývoji maker. Výsledkem je to, co Rogas popsal jako nový a abstraktní fosilní záznam, doplněk k fyzickému fosilnímu záznamu představovanému vzorky v muzeálních sbírkách.

Skupina fosilií Ammonitů

Po smrti amonit obvykle plave kvůli plynu zachycenému ve skořápce. Sbíraly je mořské proudy a často byly umývány a zkamenělé ve skupinách, jako tato masa Deshesites deshayesi. Uznání: Florida Museum Photography by Jeff Gage

“Je to důležité, protože otázky, které klademe, procesy, které se učíme, se vyskytují v jiném měřítku v čase a prostoru,” řekl Rojas. „Udělali jsme pár kroků zpět, abychom se mohli podívat na celý fosilní záznam. Tímto způsobem můžeme prozkoumat nejrůznější otázky.“

Představte si to jako navigaci v Google Earth, která reprezentovala oceány za posledních 500 milionů let. Kdy a kam bys šel?

“Naše interaktivní mapa mořského života ukazuje menší skupiny zvířat a jejich interakce s každým evolučním zvířetem,” řekl Rogas. „Na nejzákladnějších úrovních tato mapa zobrazuje oceánské oblasti s určitými zvířaty. Stavebními kameny naší studie jsou samotná soukromá zvířata.“

Tato složitá síť ukazuje, co Spakowského model nedokázal pochopit: postupný přechod v oceánském životě paralelně Druhohor Námořní revoluce, která začala asi před 150 miliony let. První hypotéza v 70. letech byla tato revoluce způsobena rychlým růstem mořských predátorů, jako jsou kostnaté ryby, kraby a hlemýždi, kteří od té doby vládli oceánům. Násobení motivovalo kořist, aby se více pohybovala, schovávala pod oceánským dnem nebo zlepšovala jejich ochranu zesílením brnění, vývojem trní nebo zlepšením jejich schopnosti regenerace v částech těla.

Pohled na mořský život

Když Sfakowského model ukázal tři hlavní skupiny mořského života nebo evoluční faunu, tato studie ukazuje čtyři a rozděluje třetí a poslední skupinu na dvě. Tento nedávný přechod byl pravděpodobně poháněn samotnými organismy, nikoli vnějšími procesy. Zápočet: Ilustrace s laskavým svolením Alexis Rojas

Sfakowski věděl o mezozoické námořní revoluci, ale jeho model, který byl omezen metodami a daty dostupnými v té době, nedokázal vymezit ekosystémy v oceánu, které předcházely a po tomto postupném přechodu. Studie Rojase a kolegů ukazuje, že fyzikální a biologické procesy hrají klíčovou roli při formování oceánského života na nejvyšších úrovních.

„Spojujeme dvě hypotézy – mezuzahickou námořní revoluci a tři velké evoluční fauny v jednom příběhu,“ řekl Rojas. „Místo tří životních stádií ukazuje model čtyři.“

Odkaz: „Multidimenzionální pohled na dokumentaci fosforů panrosoic odhaluje tři hlavní biotické pasáže“ Alexis Rojas, Joaquin Kaltayud, Michael Kowalewski, Magnus Neumann a Martin Ruswall, 8. března 2021, Mediální biologie.
DOI: 10.1038 / s42003-021-01805-r

Spoluautoři studie byli také Joaquin Caltiod, Magnus Neumann a Martin Roosevelt z University of Uma.

Tým zveřejnil své výsledky v Mediální biologie.

Podporu výzkumu poskytla Nadace Olle Engkvista Byggmästare, Nadace Karla Triggera a Švédská rada pro výzkum.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Líheň je otevřená, stanici zabírá 10 členů posádky

Nově přidaný personál stanice, který se skládal z 10 členů, se shromáždil v servisní jednotce Zvezda, aby uspořádali uvítací ceremoniál s rodinnými příslušníky a...

Chronické virové infekce mohou mít hluboký trvalý účinek na imunitu člověka, podobně jako stárnutí

Analýza topologie sítě funkce imunitního systému představující desítky integrovaných buněčných odpovědí, které jsou během odstraňování viru hepatitidy C u lidí obráceny. Zkoumané signální...

Byly odhaleny bizarní dýchací orgány 450 milionů let starých mořských živočichů

Zápočet: UCR Trilobité měli při dýchání jednu nohu Nová studie našla první důkazy o vysoce vyvinutých dýchacích orgánech u mořských živočichů starých 450 milionů let. ...

“Čmáranice světla” v reálném čase

Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vyvinuli zjednodušený algoritmus pro převod volně nakreslených čar na standardním stolním procesoru na hologramy. Dramaticky snižují náklady na...

Mineralogie hluboké kůry Země pohání hotspoty pro domácí život

Tým DeMMO Field zleva doprava: Lily Mumper, Britney Kruger a Caitlin Cesar vzorky zlomenin z vrtné soupravy DeMMO. Kredit: © Matt Kapost Pod zeleným...

Newsletter

Subscribe to stay updated.