Кислород стал «горючим» для кембрийского взрыва⁠⁠

Биота среднего кембрия. Реконструкция на основе ископаемых из сланцевой формации Бёрджесс (Британская Колумбия)

Кембрийский взрыв – одно из самых поразительных событий в истории земной биосферы: за очень короткий геологический период произошла настоящая «вспышка» жизни. Именно в это время на планете появились многочисленные предшественники практически всех современных типов животных, от моллюсков и членистоногих до хордовых. Ученые давно предполагали, что причиной такого взрыва разнообразия стало повышение уровня кислорода как в атмосфере, так и в водах Мирового океана, ведь и сегодня богатые кислородом морские акватории наиболее заселены. Однако до недавнего времени строгих доказательств этой гипотезы не существовало
Миллиарды лет после возникновения первой клетки жизнь на нашей планете была представлена исключительно одноклеточными организмами. Даже после возникновения многоклеточных в эдиакарском (вендском) времени ход эволюции новых форм был нетороплив вплоть до полумиллиарда лет назад, когда в кембрии началось активное видообразование и резкий всплеск роста численности самых разных многоклеточных созданий.
В то время земная поверхность выглядела совершенно иначе, чем сейчас. В том числе на территории современной Якутии располагалось обширное и богатое жизнью мелководное море. Именно находки многочисленных окаменелостей в карбонатных якутских отложениях позволили описать многие виды кембрийского периода. Древние образцы таких карбонатов использовали ученые из Великобритании, Китая и России, чтобы найти доказательства того, что основным фактором эволюции кембрийской фауны стало высокое содержание кислорода.
Исследователи проанализировали соотношение стабильных изотопов углерода (¹³С/¹²С) и серы (³⁴S/³²S) в образцах карбонатов, найденных вдоль якутских рек Алдан и Лена. Биогеохимические циклы серы и углерода взаимодействуют между собой через процессы окисления и восстановления, что позволяет оценить содержание кислорода в тот или иной период. Изменения же изотопного состава элементов связаны с деятельностью живых организмов, которые обычно используют более легкие изотопы, и высокое содержание тяжелых изотопов свидетельствует о бедности фауны.
Судя по сходству изотопных кривых серы и углерода, в раннем кембрии процессы окисления органического вещества и восстановления серосодержащих сульфидов до сульфатов шли синхронно. А связанные колебания уровня изотопов происходили циклически, с периодом приблизительно 0,5–2 млн лет.
На основе этих данных с помощью методов математического моделирования была построена вероятностная кривая уровня содержания кислорода в атмосфере и на мелководье 524–512 млн лет назад. Сравнив полученные расчетные графики с данными по видовому разнообразию Сибирской платформы, ученые подтвердили, что высокий уровень насыщения кислородом мелководья совпадал со вспышками биоразнообразия, связанными, к примеру, с появлением трилобитов. Такие пики сменялись периодами вымирания, происходившими, когда кислорода вновь становилось слишком мало.
Полученные данные убедительно свидетельствуют, что кислород сыграл жизненно важную роль в эволюции животного мира, когда «всего» за несколько миллионов лет Земля сделала гигантский шаг к своему нынешнему облику.
Фото: https://www.flickr.com