Планета Земля

Дивный новый мир рептилий

Когда тропические леса рухнули 305 миллионов лет назад, маленькие гекконоподобные рептилии испытали большой эволюционный скачок вперед

3 декабря 2010

Коллапс первых тропических лесов Земли 305 миллионов лет назад вызвал взрыв разнообразия рептилий. Говард Фалькон-Лэнг, Майк Бентон и Сарда Сахни объясняют, как «теория островов» может пролить свет на эволюцию жизни на суше.

Триста миллионов лет назад мир был совсем другим. Все континенты были объединены в единый массив суши, называемый Пангеей. Фрагмент земной коры, который должен был стать Британией, лежал на экваторе и был покрыт влажными тропическими лесами.

В этот каменноугольный век-названный так потому, что уплотненные остатки его густой растительности образовали угольные пласты — жизнь на суше переживала свой первый Золотой век. Тропические леса кишели гигантскими стрекозами, многоножками, тараканами и нашими ближайшими предками — амфибиями и рептилиями.

И вдруг что-то произошло. Прямо через тропики, тропические леса начали разрушаться. Никто точно не знает, как быстро это произошло, но, должно быть, прошло всего несколько тысяч лет. Причина коллапса гораздо лучше понятна, чем скорость, с которой он произошел. Во-первых, Земля была охвачена крупным ледниковым периодом. Уровень моря понизился на сотню метров, и тропики высохли.

Первоначальное воздействие фрагментации среды обитания является разрушительным, и большая часть жизни вымирает из-за нехватки ресурсов.

Только «острова» тропических лесов пережили этот первоначальный климатический кризис, в основном ограниченные влажными долинами, которые пересекали тропики. Но когда жестокий период глобального потепления изменил эту тенденцию климата, оставшиеся тропические леса были окончательно уничтожены.

В течение последнего года мы исследовали, как внезапный обвал каменноугольных тропических лесов повлиял на популяции амфибий и рептилий. Чтобы сделать это, мы построили базу данных из многих впечатляющих мест, которые произвели окаменелости с этого периода времени. К ним относятся такие места, как ископаемые скалы Джоггинса на заливе Фанди в Новой Шотландии, который в настоящее время является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Сэр Чарльз Лайелл, отец геологии и наставник Чарльза Дарвина, обнаружил несколько удивительных ископаемых скелетов в этих осыпающихся морских скалах в 1852 году. Позже, в 1859 году, его коллега Уильям Доусон обнаружил самую старую известную рептилию, Hylonomus lyelli, маленькое, бегущее животное, похожее на геккона. За прошедшие с тех пор полтора столетия через нечетные промежутки времени были найдены еще сотни скелетов. Таким образом, мы знаем, что Джоггинс и подобные ему сайты предоставляют достоверную информацию о видах животных, которые жили в данном месте и времени.

Чтобы выяснить, как амфибии и рептилии отреагировали на разрушение тропических лесов, мы изучили 22 ископаемых объекта, датированных до и после этого события. Результаты оказались поразительными. До коллапса те же самые виды существовали повсюду в тропической Пангее, включая большую часть того, что сейчас является Европой и Северной Америкой. Но впоследствии каждый сохранившийся тропический «остров» развил свое уникальное сочетание видов. Мы также обнаружили, что рептилии живут гораздо лучше, чем амфибии. В то время как рептилии разнообразились в большее количество видов, многие виды амфибий вымерли. Не только это, но и рептилии также начали развивать более разнообразные вкусы, питаясь растениями и мясом, когда раньше они ели только рыбу и насекомых, как их родственники-амфибии.

Череп ранней Пермской рептилии под названием Сфенакодон из Нью-Мексико. Впечатляющие окаменелости, подобные этому, помогли проследить эволюцию рептилий.

Так как же мы можем объяснить эти эволюционные изменения? По иронии судьбы теория, первоначально разработанная для океанических островов, помогла нам понять этот ключевой этап эволюции жизни на суше. «Теория островов» — это концепция, которая объясняет, как эволюция прогрессирует, когда популяции ограничены изолированными очагами.

Это в равной степени относится к океаническим островам, разделенным морями, и к островам движения, разделенным автомобильными дорогами, а также, конечно, к тропическим лесам, разделенным сухой саванной, как в нашем исследовании каменноугольного периода. В каждом случае первоначальное воздействие фрагментации среды обитания является разрушительным, и большая часть живущих там людей вымирает из-за нехватки ресурсов. Затем, когда выжившие животные восстанавливают себя, они приспосабливаются к своей ограниченной среде обитания, чтобы воспользоваться преимуществами нового распределения ресурсов — и диверсифицируются.

Новая эволюционная модель, которую мы обнаружили, когда рухнул каменноугольный тропический лес, полностью согласуется с «теорией островов». Например, коллапс тропических лесов разделил бы популяции, и каждый карман эволюционировал бы по-своему, что привело бы к уникальному смешению видов, которое экологи называют «эндемизмом».

И в более сухой, более сезонной среде, которая последовала за этим, ранние амфибии оказались бы как рыбы из воды. Эти животные должны были вернуться в пруды, чтобы отложить яйца, и, вероятно, не смогли справиться за пределами пояса тропических лесов. Напротив, рептилии, чьи яйца имеют твердую скорлупу и поэтому могут быть отложены на суше, были лучше приспособлены к дивному новому миру и диверсифицировались, чтобы воспользоваться новыми доступными ресурсами.

Как мировое сообщество, мы вправе испытывать глубокую озабоченность в связи с тем, что изменение климата и обезлесение в совокупности приводят сегодня к опустошению тропических лесов. При нынешних темпах сокращения представляется вероятным, что современные тропические леса исчезнут гораздо быстрее, чем их каменноугольные аналоги, что приведет к массовой утрате биоразнообразия.

Но, хотя масштабы этой катастрофы не следует недооценивать, глубокая история нашей планеты дает нам некоторые интересные представления о том, как экосистемы реагировали на такие резкие экологические потрясения в прошлом. Для каменноугольного периода, по крайней мере, коллапс тропических лесов вызвал эволюционный рывок, который заложил основу для динозавров и всего, что последовало за ними, включая нас. Только время покажет, повезет ли нам хотя бы наполовину.

Говард Фалькон-Лэнг-продвинутый сотрудник NERC в Royal Holloway, Лондонский университет. Майк Бентон-Профессор палеонтологии позвоночных в Бристольском университете. Сарда Сахни-аспирант Бристольского университета.

h.falcon-lang@es.rhul.ac.uk

«Коллапс тропических лесов вызвал Пенсильванскую диверсификацию тетраподов в Euramerica» — S Sahney, MJ Benton и HJ Falcon-Lang, 2010. Геология 38 (12), 1079-1082, doi: 10.1130/G31182.1

https://nerc.ukri.org/planetearth/stories/885/

Ссылка на основную публикацию