Куда пропали археоциаты? • Андрей Журавлёв • Новости науки на «Элементах» • Палеонтология, МГУ, Эволюция


Археоциаты — основные рифостроители раннекембрийской эпохи — пережили быстрый расцвет и почти полностью вымерли уже к концу этой эпохи. Именно они наряду с некоторыми другими группами давно исчезнувших животных составляли основу разнообразия необычного и необычайного кембрийского мира. Пористые обызвествленные массивные скелеты археоциат более всего могли бы подходить губкам, но губки в большинстве строят скелеты из отдельных игольчатых элементов — спикул. И все-таки принадлежность единственного современного представителя этого типа, похожего на археоциат, к «мягким» роговым губкам позволила предположить, что археоциаты не вымерли, а, скорее, «растворились» — расстались с известковым скелетом, но выжили и продолжили свой эволюционный путь.

Археоциаты (Archaeocyatha), что по-гречески означает «древние кубки» (αρχαιοσ — древний и κυαθοσ — кубок), действительно похожи на маленькие ажурные известковые кубочки. Высота отдельных скелетиков обычно не превышает 3–5 см, диаметр — 1 см, хотя в некоторых древних морях, например, располагавшихся на территории Тувы и Южной Австралии, встречались и гиганты — до метра высотой, а в Якутии можно найти тарельчатые формы более полуметра в поперечнике. Несмотря на свою малость, археоциаты возводили огромные рифовые постройки, срастаясь скелетами и служа опорой для других, еще более мелких, рифостроящих организмов.

Появились первые археоциаты в морях Сибири около 530 млн лет назад. Они быстро распространились по мелководью других кембрийских континентов — Гондваны (ныне эти области разбросаны в Испании, Южной Франции, Сардинии, Марокко, Южном Китае, Австралии, Антарктиде) и Лаврентии (Гренландия, Канада, США, Мексика) — и микроконтинетов (южносибирских, монгольских и казахстанских). Избегали они только холодных приполярных вод Балтии (Северная и Восточная Европа), Авалонии (Англия, Уэльс и Восточный Ньюфаундленд) и Южной Америки. Впрочем, и в Аргентине нашли их остатки, но только в валунах, притащенных айсбергами и ледниковыми языками из Антарктиды во время долгого ледникового периода, царившего на Земле в конце каменноугольного — начале пермского периодов.

Уже к концу раннекембрийской эпохи (примерно 510 млн лет назад) археоциат не стало, хотя именно они менее чем за 20 млн лет своего существования внесли значительный вклад в кембрийский взрыв разнообразия животных: археоциат уже описано более 1000 видов, принадлежащих к 304 родам. (Примерно три четверти видов из них были описаны советскими специалистами.) Лишь два вида относятся к более поздним, но тоже кембрийским, отложениям, причем оба были найдены в Антарктиде.

Со времени первого описания археоциат (род Archaeocyathus) с полуострова Лабрадор прошло ровно 160 лет, и кем их только с тех пор не считали: и кораллами (внутри кубка есть радиальные продольные пластины — септы), и фораминиферами (в скелетах есть много мелких пор), и известковыми водорослями (известный полярный исследователь Эдуард Васильевич Толль, впервые описавший сибирских археоциат, увидел в них сходство с сифоновыми водорослями, чьи скелетики имеют трубчатое строение). В 1940-х годах археоциат даже выделили в отдельный тип животных, а в 1970-е отвели им целое царство (Archaeata), куда причислили еще ряд исключительно ископаемых организмов с кубковидными скелетами.

Правда, в большинстве специалисты склонялись к мысли, что имеют дело со странненькими, но губками. Во-первых, поровая система у археоциат была очень разнообразной и сложной и, как было проверено на металлических и пластиковых моделях, она хорошо работала в качестве насоса. Да и вся эволюция археоциат заключалась в преобразовании поровой системы, как многоуровневого фильтра. Во-вторых, их септы, в отличие от коралловых, не могли поддерживать обширную пищеварительную полость, поскольку упирались в другую стенку кубка (внутреннюю) и служили для усиления конструкции скелета. Да и не у всех археоциат были септы. А в третьих… Ученые просто поймали современного «археоциата» — васлетию (Vaceletia, рис. 2) — и убедились, что губки могут образовывать крепкий пористый известковый скелет, при этом обходясь совсем без спикул (J. Vacelet, 1977. Une nouvelle relique du Secondaire: un représentant actuel des Eponges fossiles Sphinctozoaires). (Родовое имя васлетия получила в честь своего первооткрывателя — зоолога Жана Васле (Jean Vacelet) из университета Экс-Марсель во Франции.)

Впрочем, без спикул ведь существуют многие губки, которые с античных времен известны, как роговые. Именно их коллагеновые (спонгиновые) скелеты, являясь материалом, прекрасно впитывающим влагу, с тех пор стали нашими постоянными спутниками на кухне и не только. И хотя сами губки в обиходе уже почти не используются (да и не так много их в природе осталось), само слово прочно закрепилось за всякими мягкими пористыми субстанциями. А вот обладай все губки колючими спикулами, такого бы не случилось.

Исследования эмбриологов и молекулярных биологов неожиданно выявили, что известковая васлетия является не просто обыкновенной губкой, которой положено было если и иметь скелет, то кремневый, а, более того, именно — роговой губкой. То есть, несмотря на внешний вид, она — мягкая (в душе, наверное). Уточним, что роговые губки — это три разных отряда (Dictyoceratida, Dendroceratida и Verongiida), и не все они образуют органический скелет из белка (спонгина): веронгииды строят его из полисахарида (хитина).

Есть и другая обыкновенная губка — мерлия (Merlia), добытая знаменитым научным судном «Челленджер» в Коралловом море и описанная еще в начале прошлого века зоологом Рэндолфом Киркпатриком (Randolph Kirkpatrick) из Британского музея естественной истории. Мерлия может иметь сплошной известковый скелет с кремневыми спикулами, или только спикулы без скелета, или спикулы, но не все. (Не удивительно, что Киркпатрику сто с лишним лет назад ученый мир не поверил.) И хотя теперь находки таких губок не являются единичными, специалисты так и не могут определиться — один это вид, или все четыре.

Вот авторы недавней статьи в журнале Lethaia, представляющие Нанкинский институт геологии и палеонтологии, Нанкинский и Гёттенгенский университеты и Кафедру биологической эволюции МГУ им. М. В. Ломоносова, и задались вопросом: а что, если и археоциаты не совсем исчезли, а отбросили ненужный известковый скелет, когда он из преимущества превратился в обузу? И, если полазить по многочисленным кембрийским лагерштеттам Китая, может удастся найти что-нибудь археоциатоподобное, но без известкового скелета?

Рис. 3. Раннекембрийские губки

Такие формы действительно есть, например, в гуаншаньском лагерштетте (провинция Юньнань), сформировавшемся около 510 млн назад, — как раз в то время, когда по всему миру распространились последние обильные археоциаты (именно род археоциатус), и по соседству с рифами, этими существами построенными (ныне это провинция Хубэй). Подобно археоциатам, гуаньшаньские губки имели небольшой (высота 3 см, диаметр 0,75 см) узкоконический кубковидный скелет с порами разной размерности. Вот только скелет этот был кремний-органический (в нем до сих пор в избытке присутствуют углерод и кремний), но не спикульный: состоял из органических фибрилл, покрытых кремневой оболочкой. Относятся эти губки к вымершему семейству вауксииды (Vauxiidae) из отряда веронгиид.

Почему исчезли археоциаты, в общем-то, понятно. Ведь известковый скелет известковому скелету рознь. Археоциаты появились в то время, когда дефицита ионов магния в океане не было, а содержание углекислого газа в атмосфере всего на порядок превышало нынешнее (важно, что на порядок, а не больше). Поэтому скелет они строили из магнезиального кальцита (и один вид на тысячу — из арагонита). Эта минеральная разность (и арагонит тоже) относительно легко растворяется, но и использовать ее в скелетообразовании проще — требуются меньшие энергетические затраты. Вот только продолжаться это все могло до поры, до времени. Эти пора и время как раз наступили во второй половине раннекембрийской эпохи: содержание ионов магния в океанической воде понизилось, а содержание углекислого газа, наоборот, повысилось. Археоциатам и многим другим существам с легкорастворимыми скелетами пришлось нелегко. (Примерно то же сегодня происходит с современной арагонитовой и магнезиальнокальцитовой рифовой фауной и флорой: далеко не все кораллы могут формировать скелет при повышающемся уровне углекислого газа и, как следствие, подкислении океанических вод.) Проблем добавило и низкое содержание в океане кислорода, который тоже необходим для строительства биоминерального скелета (см. новость Определены условия, при которых «сдетонировал» кембрийский взрыв, «Элементы», 15.05.2019). Все моря охватило раннекембрийское массовое вымирание, в результате которого одни группы животных полностью исчезли, другие поменяли биоминеральный скелет на более устойчивый (кальцитовый), третьи могли расстаться с таким скелетом навсегда или на время… Кстати, так животные-рифостроители, могли выживать и во время последующих массовых вымираний; современные коралловые полипы тоже способны расставаться с тесной известковой «одежкой», если ее легче сбросить, чем «скроить» (см. новость Кораллы могут обходиться без скелета, «Элементы», 05.04.2007).

Возможно, так и случилось с археоциатами. Ведь не случайно они еще пару раз реинкарнировались в средне- и позднекембрийскую эпохи. В палеонтологии такие вроде бы вымершие, но затем «воскресшие» виды принято называть видами Лазаря (см. Эффект Лазаря). Не исключено, что и васлетию можно называть современным археоциатом без кавычек.

Источник: Cui Luo, Aihua Yang, Andrey Yu. Zhuravlev and Joachim Reitner. Vauxiids as descendants of archaeocyaths: a hypothesis // Lethaia. 2021. DOI: 10.1111/let.12433.

Андрей Журавлев

Author: admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *