Американские палеонтологи и биогеохимики определили доисторических организмов, сыгравших ключевую роль в возникновении огромного разнообразия видов на Земле. Эти изменения произошли около 480 миллионов лет назад. В то время на нашей планете произошел один из самых масштабных скачков в биоразнообразии, который с перерывами продолжался на протяжении 30 миллионов лет.
Ранний палеозой охватывает период примерно от 540 до 420 миллионов лет назад) — геологическая эра в истории планеты, которая ознаменовала эпоху колоссальных изменений в биосфере: появились разнообразные группы наземных животных (позвоночные, членистоногие и моллюски). Многие организмы приобрели чрезвычайно важную способность строить минеральный скелет (раковину, панцирь), который создавал надежную опору и защищал от хищников.
Ученые считают, что значительное повышение концентрации кислорода (O2) в атмосфере Земли стало причиной резкого роста биоразнообразия. Именно в это время начался процесс биотурбации — перемешивания отложений животными. Живые существа, копая норы и ходы, оказывали влияние на почву, горные породы и донные отложения.
Начавшаяся биотурбация, вероятно, снизила количество отложений пирита (FeS2), минерала, имеющего важное значение для накопления кислорода. Это привело бы к постепенному снижению уровня O2 в атмосфере.
Группа американских палеонтологов и биогеохимиков во главе с Майей Гомес из Университета Джонса Хопкинса провела исследование, чтобы определить, каким образом колебания концентрации кислорода в атмосфере повлияли на резкий рост биоразнообразия, произошедший сотни миллионов лет назад. Результаты своего исследования ученые представили в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.
Для оценки содержания пирита специалисты исследовали породы, аналогичные тем, что сформировались в раннем палеозое, но образовались позднее. Также группа под руководством Гомес изучала, как перемешивание отложений, вызванное древними роющими червями, связано с пиритом. В качестве образцов ученые использовали отложения, полученные из Чесапикского залива в Северной Америке, который образовался около 35,5 миллиона лет назад.
Анализ данных показал, что осадочные слои, содержащие перемешанные осадки толщиной в несколько сантиметров, характеризовались более высоким содержанием пирита по сравнению с непромешиваемыми участками. Образование и захоронение пирита в иле или песке приводит к увеличению концентрации кислорода. Подобное перемешивание происходило в процессе «взбивания» осадочных пород донными червями, которые проникали в толщу океанского дна.
Деятельность древних червей и других беспозвоночных на морском дне, по мнению ученых, спровоцировала последовательность процессов, приведшую к росту пирита и, соответственно, к выделению кислорода в океан и атмосферу. Этот процесс стал одним из факторов, стимулировавших значительное увеличение биоразнообразия, и произошел около 480 миллионов лет назад.
Авторы научной работы отметили, уровень кислорода сохранялся на относительно стабильном уровне на протяжении миллионов лет, однако в палеозойскую эру он значительно возрос. Наиболее заметное повышение наблюдалось в ордовикский период, относящийся ко второй эпохе палеозойской эры.