Близько 120 мільйонів років тому на території сучасної Колумбії простягалося тепле море, у якому мешкали гігантські морські рептилії. Серед них були представники еволюційних груп, що наближалися до зникнення, а також тварини з ліній, які лише починали активно розвиватися. Дослідження цих решток може допомогти вченим краще зрозуміти, як змінювалося біорізноманіття на Землі.
Дослідниця Дірлі Кортес із Інституту палеобіології Польської академії наук разом із професором Університету Макгілла Гансом Ларссоном узагальнили результати багаторічних досліджень скам’янілостей, порід і давнього клімату формації Паха в Колумбії. Вони запропонували назву «біотичний перелом» для періоду, коли групи тварин, що занепадали, співіснували з новими еволюційними лініями, які згодом ставали поширенішими.
Автори наголошують, що цю модель ще потрібно перевірити на інших викопних комплексах.
Тепле море з багатою екосистемою
Найбагатші на скам’янілості відклади формації Паха поблизу Вілья-де-Лейва утворилися приблизно 120 мільйонів років тому. Тоді на полюсах не було льоду, глобальна температура перевищувала сучасну більш ніж на 10 °C, а концентрація вуглекислого газу в атмосфері була приблизно втричі вищою. Рівень моря сягав приблизно на 250 метрів вище за нинішній.
Після розпаду суперконтиненту Пангеї морська вода затопила північний захід Південної Америки. Колумбійський регіон опинився поблизу морського проходу між східною частиною Тихого океану та давнім океаном Тетіс. Ерозія суходолу приносила до прибережних вод поживні речовини, а поєднання географічних і кліматичних умов могло сприяти формуванню складної екосистеми.
Останні представники давніх груп
Серед знахідок формації Паха є телезавроїд — панцирний родич сучасних крокодилів, який жив у морі. Раніше вважалося, що ця група зникла наприкінці юрського періоду. Більшість відомих решток походить із Європи, однак колумбійський екземпляр знайдений у чітко датованому шарі віком близько 120 мільйонів років. Це перша й наразі єдина переконлива знахідка телезавроїдів із крейдяного періоду.
Довжина тварини могла сягати 9,6 метра, що робить її, ймовірно, найбільшим відомим представником цієї групи. Дослідники припускають, що теплі тропічні води могли стати притулком для телезавроїдів після їхнього зникнення в інших регіонах.
Подібну історію мають пліозаври — морські рептилії з короткою шиєю. Після зникнення більшості великих юрських видів одна з їхніх гілок, брахавхеніїни, продовжила існувати. У крейдяному періоді ці тварини досягали довжини понад 10 метрів.
У породах формації Паха знайдено більшість відомих видів цієї групи, зокрема Sachicasaurus vitae і Stenorhynchosaurus munozi, а також рештки щонайменше двох нових видів. Це може свідчити про останній сплеск видоутворення перед зникненням брахавхеніїнів.
Водночас у тому самому морі жили ранні еласмозаври — довгошиї плезіозаври, група яких почала активно розгалужуватися після завершення юрського періоду. У формації знайдено два ранні види, хоча вчені досі дискутують, чи справді вони належать до різних видів.
Нові морські черепахи та складна харчова мережа
У цей період розвивалися й морські черепахи. Desmatochelys padillai вважається найдавнішим відомим представником вимерлої родини протостегід. Її вік дав підстави припустити, що морські черепахи могли вперше з’явитися в тропіках Америки. Інший вид, Leyvachelys cipadi, є найдавнішою та найповнішою викопною знахідкою своєї родини. Будова його тіла вказує на пристосованість до живлення тваринами з твердими панцирами поблизу берега.
Дослідники також виявили одні з найдавніших і найповніших решток справжніх крабів ранньої крейди. У цих породах знайдено й найдавніших відомих крабів із родини Raninidae.
Харчова мережа давнього моря була надзвичайно складною. У попередній реконструкції екосистеми гігантські пліозаври, зокрема Sachicasaurus, посідали рівень вище за сучасних косаток і акул. Це може свідчити про наявність у давньому океані додаткового трофічного рівня порівняно з типовими сучасними морськими екосистемами.
Різні види іхтіозаврів також могли спеціалізуватися на різній здобичі. Наприклад, Kyhytysuka sachicarum мав великі конічні передні зуби для захоплення здобичі та сплощені зуби із зазубреними краями в задній частині щелеп. Таке поєднання не відоме в інших крейдяних іхтіозаврів. Менший Muiscasaurus catheti, ймовірно, живився дрібнішою або м’якшою здобиччю. Автори вважають, що це може бути першим свідченням розподілу харчових ресурсів між крейдяними іхтіозаврами.
У породах також виявлено понад 100 видів амонітів — родичів сучасних кальмарів із мушлями. Водночас багато інших безхребетних і риб формації досі залишаються недостатньо дослідженими.
Еволюція без масового вимирання?
Породи поблизу Куруті зберігають свідчення щонайменше одного періоду різкого зниження вмісту кисню у воді. Подібні явища неодноразово впливали на океани в крейдяному періоді. Автори припускають, що відновлення екосистем після таких порушень могло створювати умови для появи нових видів. Однак для підтвердження низького рівня кисню в цьому регіоні потрібні додаткові хімічні аналізи.
Кортес і Ларсссон також оцінили, чи можна вважати формацію Паха давньою гарячою точкою біорізноманіття. Вона має високу видову різноманітність і складну харчову мережу, але докази того, що регіон був джерелом поширення видів в інші місця, залишаються непереконливими. Тому дослідники поки не вважають таке визначення достатньо обґрунтованим.
На їхню думку, головна особливість формації полягає в іншому: вона зберегла свідчення співіснування тваринних груп на різних етапах еволюції. Давні лінії вже занепадали, тоді як нові лише починали розвиватися. Подібний процес міг відбуватися й під час палеоцен-еоценового термічного максимуму, коли на тлі значного потепління ранні групи ссавців поступалися місцем тим, від яких походять сучасні форми.
«Ми, здається, відкрили нову модель глобальних змін біорізноманіття. Тепер потрібно з’ясувати, наскільки широко вона була поширена в історії Землі та як можна кількісно оцінити її наслідки», — зазначив Ларсссон.
Результати огляду опубліковано в журналі Frontiers in Ecology and Evolution. Щоб перевірити запропоновану модель, науковцям знадобляться точніше датування викопних решток і порівняння з іншими давніми морськими екосистемами. Якщо гіпотеза підтвердиться, вона допоможе краще зрозуміти, як біорізноманіття змінюється не лише внаслідок масштабних масових вимирань, а й через тривале співіснування груп, що зникають, і тих, що виникають.