Глобальное оледенение неопротерозойской эры связали с взрывным ростом численности эукариот
Австралийские и немецкие исследователи нашли палеонтологическое подтверждение того, когда произошел взрывной рост численности эукариот и выдвинули гипотезу, объясняющую, как он мог произойти. Одноклеточные водоросли стали активно «завоевывать» океаны 659-645 миллионов лет назад, в период между двумя глобальными оледенениями. Появление источников пищи послужило толчком к развитию бóльших по размеру и более сложных организмов, таких как губки и одноклеточные эукариоты ризарии. Исследование опубликовано в Nature, здесь же вышла редакционная статья.
Организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических с помощью хемо- или фотосинтеза — необходимое звено пищевой цепочки. Они обеспечивают питательными веществами гетеротрофов, которые не способны к самостоятельной переработке неорганических веществ. К ним относится большинство животных и некоторые растения.
Согласно исследованиям, диапазон времени, в который появились способные к фотосинтезу одноклеточные водоросли, очень широк, 1900-900 миллионов лет назад. А вопрос, когда эукариоты потеснили цианобактерий и стали основными продуцентами органических веществ в океанах, до недавнего времени оставался открытым.
Авторы нового исследования выделили из осадочных пород и с помощью масс-спектрометрии проанализировали реликтовые углеводороды — остатки жиров и мембран, содержавшихся в древних организмах. Ученые исследовали биомаркеры в отложениях из 10 мест в Австралии, Евразии и Северной Америки, которые датировались периодом от одного миллиарда до 541 миллиона лет назад. По соотношению углеводородов, содержавшихся в образцах, ученые могли определить, какие организмы — бактерии или эукариоты — обитали в тот или иной период времени в разных районах Земли.
Оказалось, что древнейшие углеводороды появились в отложениях, соответствующих периоду 820-720 миллионов лет назад. Судя по их соотношению, в этот период океан в основном населяли бактерии, эукариоты составляли незначительную часть его обитателей.
Примерно 717 миллионов лет назад на планете началось одно из крупнейших оледенений, стертовское. Оно продолжалось около 58 миллионов лет и закончилось примерно 659 миллионов назад (также существуют другие оценки границ стертовского оледенения). Через 15 миллионов лет, около 645 миллионов лет назад, наступило следующее глобальное оледенение, мариноанское. Согласно гипотезе «Земля-снежок» (с которой согласны не все исследователи), в эти периоды вся или почти вся поверхность планеты была покрыта льдом. Потом следовало быстрое таяние ледников и потепление. Следует отметить, что морские микроорганизмы, по мнению приверженцев гипотезы, не погибали даже в периоды полного оледенения. В открытом океане, вероятно, оставались небольшие участки открытой воды, где могли выжить организмы-фототрофы; на суше в тропиках, солнце или вулканическое тепло могли разогревать скалы и часть воды таяла. В океане могли формироваться участки льда, достаточно тонкие, чтобы пропускать солнечный свет.
Сразу после окончания стертовского оледенения количество и биоразнообразие обитателей океана резко упало. Через некоторое время численность бактерий в океанах восстановилась Но через несколько миллионов лет, до начала мариноанского оледенения, число микроорганизмов выросло и место бактерий заняли одноклеточные эукариоты. Через некоторое время после окончания оледенения численность и разнообразие эукариот восстановились.
Авторы исследования объясняют, чем мог быть вызван взрывной рост численности одноклеточных эукариот. Фотосинтезирующие бактерии, которые «царили» в океанах до начала оледенения и первое время после, менее чувствительны к недостатку соединений фосфора, чем более крупные эукариоты. В силу мéньших размеров и высокого соотношения площади поверхности клетки к ее объему, бактерии способны поглощать даже следовые количества питательных веществ. Согласно исследованиям древних морских отложений, примерно до 700 миллионов лет назад концентрация соединений фосфора в воде была низкой.
Ученые предположили, что во время или после стертовского оледенения большое количество соединений фосфора попало в океаны из ледниковых отложений. При обилии питательных веществ начали развиваться и микроорганизмы. Появление большого количества эукариот не сразу после окончания оледенения, а через несколько миллионов лет, ученые объясняют тем, что, возможно, сразу после таяния ледников температура воды в океанах могла достигать 50-60 градусов Цельсия. При этой температуре могут развиваться цианобактерии, но она слишком высока для большинства водорослей, хотя на сегодняшний день известно несколько видов термофильных водорослей, которые способны расти и при более высокой температуре. Взрывной рост эукариот, по-видимому, начался после того, как температура воды упала.
Распространение одноклеточных водорослей, в свою очередь, дало толчок к появлению хищных ризарий — одноклеточных и колониальных эукариот, питающихся планктоном. Об этом свидетельствует биомаркер, соответствующий тому же времени, в которое произошел рост числа эукариот. Судя по биомаркерам, в это же время появились и многоклеточные животные — губки.
В начале этого года появилось сообщение о находке древнейшего многоклеточного организма. Он был найден в центральной части Индии, его возраст оценивается примерно в 1,6 миллиарда лет. Предположительно, организм относился к группе красных водорослей.
В предыдущий раз он извергался в 1984 году
На острове Гавайи после почти 40-летнего молчания начал извергаться самый крупный из действующих вулканов Земли ― Мауна-Лоа. Первые фонтаны лавы были выброшены внутри кальдеры на вершине 27 ноября в 23:30 по местному времени. Затем, как сообщает Гавайская вулканическая обсерватория, центр извержения переместился в трещинную зону на северо-восточном склоне вулкана. Вулканические Гавайские острова, протянувшиеся цепочкой в направлении северо-запад ― юго-восток в северной части Тихого океана, создает интенсивный внутриплитный магматизм в области горячей точки, над которой движется Тихоокеанская плита. Смещаясь вместе с плитой на северо-запад, острова-вулканы «съезжают» со стационарной горячей точки, прекращают свой рост и постепенно разрушаются. Их остатки тянутся в виде подводного хребта до края Алеутского желоба. Сейчас над областью активного магматизма находится юго-восточная часть острова Гавайи ― самого молодого в составе архипелага ― и участок океанского дна рядом с ним. Здесь растет подводный вулкан Камаэхуаканалоа (до 2021 года назывался Лоихи), а на юго-востоке острова расположены чрезвычайно активный Килауэа и крупнейший действующий вулкан на Земле ― Мауна-Лоа. Этот гигант представляет собой характерную для Гавайских островов щитовую вулканическую постройку пологого профиля с максимальной крутизной 12 градусов, сформированную базальтовыми лавами малой вязкости. Надводная часть Мауна-Лоа занимает 5100 квадратных километров, то есть около половины острова Гавайи, и поднимается на 4169 метров над уровнем океана, а вместе с подводной частью его высота превышает девять километров. Возраст вулкана, по оценкам ученых, составляет от 0,6 до 1 миллиона лет, и за это время он наработал около 75 тысяч кубических километров твердых продуктов. Вершину лавового щита Мауна-Лоа венчает кальдера обрушения под названием Мокуавеовео размером 6,2 × 2,5 километра и глубиной до 180 метров. От нее в северо-восточном и юго-западном направлениях спускаются системы трещин, через которые нередко изливалась лава. Последнее извержение Мауна-Лоа произошло в 1984 году. Оно продолжалось три недели и протекало по типичному для этого вулкана сценарию: сначала фонтанирующая лава заполнила кальдеру, а затем активность сместилась на склон, в трещинную систему. За время извержения 1984 года объем выброшенного материала составил 0,22 кубических километра; лава покрыла площадь 48 квадратных километров. После этого Мауна-Лоа сравнительно долго оставался спокойным и лишь в 2002 году проявил первые признаки очередного пробуждения: вертикальные смещения поверхности и рост сейсмической активности. Эти явления повторялись несколько раз и усилились с конца сентября 2022 года. 27 ноября в 23:30 по гавайско-алеутскому стандартному времени (или 28 ноября в 12:30 по московскому) веб-камеры Гавайской вулканической обсерватории зафиксировали, как лава начала фонтанировать из трещин, раскрывшихся в Мокуавеовео, и растекаться по дну кальдеры. По шкале авиационных цветовых кодов извержению был присвоен красный (высший) уровень опасности. Риск для самолетов связан с попаданием в атмосферу нитевидных волокон вулканического стекла, образующихся при быстром застывании выброшенной фонтанами лавы (так называемых «волос Пеле»), а также с возможными пепло-газовыми выбросами. Эти выбросы могут выводить из строя реактивные двигатели авиалайнеров. Геостационарный спутник GOES-West Национального управления океанических и атмосферных исследований (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA) запечатлел термальную аномалию и выброс диоксида серы из кальдеры Мокуавеовео. По сообщению Консультативного центра по вулканическому пеплу в Вашингтоне, высота эруптивного облака достигла 13,7 километра. Извержение развивалось в характерном для Мауна-Лоа режиме. В течение ночи лава продолжала заполнять кальдеру, а уже в 06:30 утра сотрудники обсерватории, совершавшие облет вулкана, установили, что центр извержения мигрировал с вершины в северо-восточную трещинную зону. Лавовые потоки потекли по склонам в ее верхней части, несколько выше места расположения погодной обсерватории (она находится на высоте 3397 метров, примерно в шести километрах от кальдеры). Первоначально активно извергали лаву три трещины, но уже по состоянию на 13:30 28 ноября (02:30 29 ноября по московскому времени) активной оставалась только одна из них, самая нижняя, на высоте около 3000 метров. Она выбрасывает лаву в среднем на высоту нескольких метров, но отдельные фонтаны достигают 60 метров. Лава течет в восточном направлении, а газовый шлейф дрейфует на северо-запад. В настоящее время ни один из населенных пунктов рядом с Мауна-Лоа не подвергается непосредственной опасности. Однако, по словам вулканологов, не исключена вероятность раскрытия новых трещин. и в этом случае лава может спуститься по северному склону и достичь автодороги, от которой сейчас ее отделяет около 18 километров. Ранее N + 1 сообщал о том, что геологи заподозрили канарский вулкан Кумбре-Вьеха в нетипичном поведении и обнаружили, что во время извержения 2021 года он извергал крайне текучую лаву. А еще ученые установили, что начальная высота цунами, вызванного взрывом вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в январе 2022 года, достигала 90 метров.