Колеблющаяся орбита Земли может влиять на эволюцию

Орбита Земли не так стабильна, как вы думаете.

Каждые 405 000 лет орбита нашей планеты вытягивается и становится более эллиптической на 5 процентов, прежде чем вернуться обратно.

Ученые давно поняли, что этот цикл, известный как эксцентриситет орбиты, вызывает изменения в глобальном климате, но как именно он влияет на жизнь на Земле, было неизвестно.

Теперь новые данные свидетельствуют о том, что колеблющаяся орбита Земли может действительно повлиять на биологическую эволюцию.

Группа ученых во главе с палеоокеанографом Люком Бофором из Французского национального центра научных исследований (CNRS) нашла ключи к разгадке того, что эксцентриситет орбиты вызывает эволюционные всплески новых видов, по крайней мере, в планктоне фотосинтезирующей разновидности (фитопланктон).

Кокколитофориды — это микроскопические водоросли, питающиеся солнечным светом, которые образуют известняковые пластинки вокруг своих мягких одноклеточных тел. Эти известняковые раковины, называемые кокколитами, чрезвычайно распространены в наших летописях окаменелостей — они впервые появились около 215 миллионов лет назад в верхнем триасе.

Вы когда-нибудь задумывались, как образовались Белые скалы Дувра?

Они сделаны из микрофоссилий! Одноклеточные кокколитофориды производят карбонат кальция кокколиты, окаменевают и образуют мел!

Эти океанические дрейферы настолько многочисленны, что вносят огромный вклад в круговорот питательных веществ на Земле, поэтому силы, изменяющие их численность, могут иметь огромное влияние на системы нашей планеты.

Бофорт и его коллеги изучили 9 миллионов кокколитов за 2,8 миллиона лет эволюции в Индийском и Тихом океанах с помощью автоматизированной микроскопии искусственного интеллекта. Используя хорошо датированные образцы океанических отложений, они смогли получить невероятно детальное разрешение около 2000 лет.

Исследователи смогли использовать диапазоны размеров кокколитов для оценки количества видов, поскольку предыдущие генетические исследования подтвердили, что разные виды кокколитофорид семейства Noelaerhabdaceae можно отличить друг от друга по размеру их клеток.

Они обнаружили, что средняя длина кокколита соответствует регулярному циклу в соответствии с 405 000-летним циклом эксцентриситета орбиты. Самый крупный средний размер кокколита проявился через некоторое время после максимального эксцентриситета. Это было независимо от того, находилась ли Земля в ледниковом или межледниковом состоянии.

Ученые обнаружили, что эта же закономерность отражается на больших временных масштабах, которые они исследовали. По мере того как орбита Земли становится более эллиптической, сезоны вокруг ее экватора становятся более отчетливыми.

Последняя фаза эволюции, которую обнаружила команда, началась около 550 000 лет назад — событие, в результате которого появились новые виды Gephyrocapsa. Бофорт и его коллеги подтвердили эту интерпретацию, используя генетические данные о видах, живущих сегодня.

Более того, рассчитав темпы накопления массы в образцах отложений, исследователи распутали потенциальное влияние, которое морфологически различные виды оказали на углеродный цикл Земли, изменяя его как посредством фотосинтеза, так и посредством производства своих известняковых (CaCO3) оболочек.

В свете этих выводов и других подтверждающих исследований Бофорт и его команда предполагают, что связь, наблюдаемая между эксцентриситетом орбиты и изменениями климата, может указывать на то, что «кокколитофориды могут изменять углеродный цикл, а не просто реагировать».

Другими словами, эти крохотные организмы, наряду с другим фитопланктоном, могут изменять климат Земли в ответ на орбитальные изменения. Но для подтверждения этого требуются дальнейшие работы.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.