По мере того, как мир взбалтывается: Как биотурбация формировала океанское дно на протяжении 540 миллионов лет

Новое исследование, прослеживающее эволюцию морских осадочных слоев за сотни миллионов лет, позволило лучше понять процессы, происходящие на дне океанов. Работа, опубликованная в журнале Science Advances, рассказывает историю формирования морского дна в грандиозном, но детальном масштабе, осуществляемого последовательностью морских животных, которые рыли норы и туннели в течение миллионов лет, переживая периоды потеплений, похолоданий, расцвета видов и массовых вымираний. Этот процесс — биотурбация, то есть выемка и перемешивание осадков и почв роющими животными, в основном для укрытия и пропитания.

Биотурбация играет критическую роль в формировании обитаемости и экологии морского дна, а также в регуляции цикла питательных веществ в толще вод. Однако её изменение в геологическом прошлом и эволюционные сроки, когда биотурбаторы стали столь влиятельными «инженерами» экосистем, долгое время оставались плохо изученными. Для исследования авторы, включая ведущего учёного Лидю Тархан из Йельского университета, объединили собственные данные полевых работ и кернов морских отложений с анализом более 1000 предыдущих научных работ. В результате был создан массив данных, охватывающих 540 миллионов лет истории Земли — почти всю эволюционную историю животной жизни.

Ключевым открытием стало то, что два основных типа биотурбации — рытьё нор и перемешивание осадка — развивались раздельно. Глубокое рытьё началось на ранних этапах эволюции животных, в то время как интенсивное перемешивание осадка заняло сотни миллионов лет для своего развития. Исследователи предполагают, что стресс из-за низкого содержания кислорода в океане, особенно в тёплые «парниковые» периоды, мог быть основным сдерживающим фактором, поскольку перемешивание требует больших энергозатрат. Работа также документирует влияние на биотурбацию крупных экологических изменений и массовых вымираний. Например, во время Великого пермского вымирания 252 миллиона лет назад биотурбация практически прекратилась, а затем медленно возобновилась с появлением небольших горизонтальных нор.

«Без чёткого понимания того, как биотурбаторы реагировали на экологические стрессы и как быстро восстанавливались после вымираний, наше представление о механизмах экологических каскадов, определяющих вымирание и восстановление, остаётся весьма туманным, — отмечает Лидя Тархан. — Это, безусловно, усугубляет проблемы, с которыми мы сталкиваемся, пытаясь предсказать экологические последствия нынешнего кризиса вымирания». Дальнейшие исследования будут направлены на изучение роли ослабленной биотурбации в восстановлении баланса питательных веществ в океане и последующем возрождении экосистем.