Новини науки

Оскільки наш живий ковчег обертається навколо Сонця, його поточна петля є досить круговою. Але орбіта Землі не така стабільна, як ви думаєте. Кожні 405 тис. років орбіта нашої планети розтягується і стає на 5% еліптичнішою, а потім повертається на рівнішу траєкторію. Цей цикл, відомий як орбітальний ексцентриситет, призводить до змін глобального клімату, але, як саме він впливає на життя на Землі, було невідомо. Тепер нові дані свідчать, що коливання орбіти Землі можуть впливати на біологічну еволюцію.

Група вчених під керівництвом палеоокеанографа Люка Бофорта з Національного центру наукових досліджень Франції (CNRS) виявила ознаки того, що орбітальний ексцентриситет сприяє еволюційним сплескам нових видів, принаймні у фотосинтезуючому планктоні (фітопланктоні). Кокколітофори – це мікроскопічні водорості, що живляться сонячним світлом, які створюють пластини вапняку навколо м’яких одноклітинних тіл. Ці вапнякові раковини, звані кокколітами, надзвичайно поширені в копалинах – вперше вони з’явилися близько 215 млн років тому у верхньому тріасі. Ці океанічні дрейфуючі організми настільки численні, що роблять величезний внесок у кругообіг поживних речовин на Землі, тому сили, що змінюють їх присутність, можуть вплинути на системи нашої планети.

Бофорт та його колеги за допомогою автоматизованої мікроскопії зі штучним інтелектом виміряли 9 млн коколітів за 2,8 млн років еволюції в Індійському та Тихому океанах. Використовуючи добре датовані зразки океанічних осадових порід, вони змогли отримати неймовірно докладну роздільну здатність – близько 2 тис. років. Дослідники змогли використати діапазони розмірів кокколітів для оцінки кількості видів, оскільки попередні генетичні дослідження підтвердили, що різні види кокколітофорів сімейства Noelaerhabdaceae можна розрізняти за розмірами клітин.

Вони виявили, що середня довжина коколіту повторює регулярний цикл, що відповідає 405 000-річному циклу ексцентриситету орбіти. Найбільший середній розмір коколіту з’являвся з невеликим тимчасовим запізненням після максимального ексцентриситету. Це відбувалося незалежно від того, чи була Земля в льодовиковому або міжльодовиковому стані.

«У сучасному океані найбільша різноманітність фітопланктону спостерігається в тропічному поясі, що, ймовірно, пов’язано з високими температурами та стабільними умовами, тоді як сезонний оборот видів найвищий у середніх широтах через сильний сезонний температурний контраст», – пояснюють Бофорт і його колеги у свій роботі.

Вони виявили, що ця сама закономірність відбивається на всіх великих тимчасових шкалах, які вони досліджували. Оскільки орбіта Землі стає еліптичнішою, сезони навколо її екватора стають вираженішими. Ці найрізноманітніші умови спонукали кокколітофори до диверсифікації та появи більшої кількості видів. Остання еволюційна фаза, яку виявила команда, почалася близько 550 тис. років тому – радіаційна подія, в ході якої з’явилися нові види Gephyrocapsa. Бофорт і його колеги підтвердили цю інтерпретацію, використовуючи генетичні дані за видами, що існують і нині. Використовуючи дані з обох океанів, вони також змогли провести різницю між локальними та глобальними подіями.

Мало того, розрахувавши швидкість накопичення маси у зразках відкладень, дослідники з’ясували потенційний вплив морфологічно різних видів на вуглецевий цикл Землі, який вони можуть регулювати за допомогою фотосинтезу та виробництва вапнякових (CaCO3) раковин.

У світлі цих висновків та інших підтверджуючих досліджень Бофорт та його колеги припускають, що затримка між ексцентриситетом орбіти та змінами клімату може натякати на те, що «коколітофори можуть керувати змінами вуглецевого циклу, а не просто реагувати на них».

Іншими словами, ці мікроорганізми, поряд з іншим фітопланктоном, можуть сприяти зміні клімату Землі у відповідь на ці орбітальні події. Але для підтвердження цього потрібна подальша робота.