Кембрийский взрыв имеет естественное объяснение
Первые животные появились в море около 580 миллионов лет назад в конце эдиакарского периода (635-539 миллионов лет назад). После первоначального увеличения численности их биоразнообразие, судя по окаменелостям, снизилось, а затем, примерно через 40 миллионов лет, произошел знаменитый "кембрийский взрыв", который для геологов знаменует начало кембрия (539-485,4 миллиона лет назад). Для объяснения предшествовавшего ему снижения биоразнообразия было предложено несколько гипотез, включая внезапные изменения климата или состава атмосферы, которые должны были привести к массовому вымиранию около 550 миллионов лет назад. Однако эти гипотезы не учитывали эволюционную динамику морских экосистем. Ребекка Иден, Андреа Маника и Эмили Митчелл из Кембриджского университета в Великобритании сделали важный шаг вперед в этой области, изучив структуру морской экосистемы между эдиакарским и кембрийским периодами.
Исследователи изучили 86 "Лагерштетт" - отложений с очень высоким разнообразием окаменелостей, содержащих окаменелые останки 124 видов, чтобы реконструировать три основных метасообщества. В экологии метасообщество - это набор локальных сообществ, в которых несколько видов могут взаимодействовать, например, когда они конкурируют за ресурсы или когда один из них является хищником для другого. Названые Авалон, Белое море и Нама, эти три метасообщества охватывают последние 32 миллиона лет в конце эдиакарана, между 575 и 543 миллионами лет назад. Исследователи применили статистические методы анализа метасообществ, разработанные в экологии, чтобы охарактеризовать численность, распределение и взаимодействие между местными видами на основе собранных данных. Они использовали ранее опубликованные палеоэкологические данные, включая геологическую природу и глубину залегания лагерштеттенов, чтобы поместить экологическую специализацию видов и их взаимодействие в экологический контекст.
Это показывает, что в течение тридцати миллионов лет, предшествовавших кембрийскому взрыву, морская экосистема становилась все более сложной: виды постепенно специализировались и больше взаимодействовали между собой. Эволюционная динамика, проходящая последовательные этапы, по-видимому, привела к предельному состоянию сложности, достигнутому после Кембрийского взрыва: так называемой "экологической ".
Эта эволюция эдиакарской морской экосистемы в сторону усложнения, которая неоднократно наблюдалась в природе, отражает принцип, установленный в теоретической экологии для описания динамики популяций: принцип исключения в результате конкуренции. Она предусматривает, что два вида с одинаковыми экологическими нишами не могут сосуществовать. Следовательно, либо один косвенно вызывает вымирание другого, либо последний эволюционирует, приспосабливаясь к другой среде обитания, что увеличивает количество ниш и, следовательно, биоразнообразие.
Именно эта логика объясняет, например, почему сегодня в относительно бедных теплых водах тропических рифов впечатляющее разнообразие позволяет иметь огромную биомассу: экосистема оптимизирована для максимизации жизни. Исследователи пришли к выводу, что нет необходимости ссылаться на внешнюю катастрофу, чтобы объяснить очевидное снижение биоразнообразия, наблюдаемое в окаменелостях, предшествовавших Кембрийскому взрыву. В контексте умножения экологических ниш, возможно, что кажущееся снижение биоразнообразия можно объяснить продолжающейся структуризацией экосистемы, в ходе которой виды, занимающие определенные экологические ниши, избежали окаменения. Наконец, взрыв жизни, открывший кембрий, по-видимому, связан с усложнением морской экосистемы, происходившим во второй половине эдиакарана, которое началось сразу же после появления животных в эдиакарских морях.