Как менялась морская биомасса за последние 500 миллионов лет

В первом в своём роде исследовании учёные из Стэнфорда измерили, как менялось обилие океанической жизни за последние полмиллиарда лет истории Земли.

Исследование показало, что общая масса морских организмов в целом увеличивалась за последние 500 миллионов лет, хотя и с откатами после крупных событий вымирания. Полученные данные согласуются с доказательствами аналогичного роста морского биоразнообразия за тот же период, что указывает на эволюционную связь между биомассой и биоразнообразием. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.

"Понимание количества биомассы важно, поскольку оно отражает ключевые характеристики экосистемы, которые не фиксируются числом видов или даже количеством заполненных ими экологических ниш", — отметил ведущий автор исследования Пулкит Сингх. Результаты получены благодаря глубокому анализу данных тысяч образцов горных пород, содержащих скелетные остатки (в основном раковины животных, водорослей и одноклеточных протистов), которые фиксируют количество сохранившейся биомассы в разные геологические интервалы.

Анализ данных

Для исследования Сингх и его коллеги рассмотрели более 7700 образцов морского известняка со всего мира, охватывающих последние 540 миллионов лет. Команда использовала данные, полученные стандартным методом петрографического точечного подсчета, для оценки процентного содержания скелетного материала в каждом образце.

В кембрийский период, около 540 миллионов лет назад, в среднем менее 10% пород состояло из раковинного материала. К ордовикскому периоду (около 485 млн лет назад) этот процент вырос, отчасти отражая "кембрийский взрыв". На протяжении следующих 230 миллионов лет содержание раковин значительно превышало 20%, с резким снижением во время массового вымирания в позднем девоне (около 375–360 млн лет назад) и особенно во время "Великого вымирания" на границе перми и триаса (около 250 млн лет назад), когда процент раковин упал примерно до 3%. В нашу текущую геологическую эру, кайнозой, биомасса резко возросла, и содержание раковин превышает 40% объёма пород.

"Общая закономерность, которую нам удалось зафиксировать, — это постепенный рост", — сказал Сингх. Чтобы убедиться, что рост содержания раковин отражает реальное увеличение биомассы, а не методические смещения, исследователи провели серию строгих проверок, сортируя образцы по глубине, широте и геологической обстановке. Сигнал оставался стабильным.

Значение и последствия

Данные указывают на параллельные тренды роста биоразнообразия. По мере того как морские организмы становились более специализированными, усиливалась переработка питательных веществ в экосистеме, что позволяло поддерживать больше жизни. "Общая идея в том, что в экосистемах становится доступно больше пищи и энергии, что приводит к большему обилию, выраженному в биомассе", — пояснил Сингх.

Однако сохранение этого изобилия в будущем под вопросом из-за воздействия человеческой деятельности. Учёные широко документируют текущее, вызванное человеком шестое массовое вымирание. Накопленные потери биоразнообразия потенциально могут снизить биомассу.

"С точки зрения нашего исследования, современная эпоха весьма сложна из-за масштабов человеческой деятельности, быстро меняющей условия на всей планете, включая океаны, — сказал старший автор работы Джонатан Пейн. — Но наши выводы показывают, что общая биомасса связана с биоразнообразием и что его потери могут подавлять продуктивность в геологически значимых масштабах, добавляя ещё один аргумент в пользу того, почему сохранение биоразнообразия необходимо для здоровья людей и нашей планеты".