Камила Нургалиева 
Около 390 миллионов лет назад морские животные начали осваивать ранее необитаемые глубины океана. Новое исследование показывает, что эта подводная миграция стала возможной благодаря устойчивому повышению уровня кислорода в глубоких водах, вызванному распространением на суше древесных растений – предшественников первых лесов на Земле.
Этот подъем уровня кислорода совпал с периодом удивительного разнообразия челюстных рыб – предков большинства современных позвоночных. Данное открытие позволяет предположить, что именно насыщение вод кислородом могло стать ключевым фактором, определившим эволюционные пути доисторических видов.
«Известно, что кислород – необходимое условие для эволюции животных, но степень его влияния на темпы диверсификации видов было сложно оценить, – отмечает один из ведущих авторов исследования Майкл Кипп. – Наша работа убедительно доказывает, что именно кислород определил время ранней эволюции животных, по крайней мере, для появления челюстных позвоночных в глубоководных средах обитания».
Долгое время ученые считали, что насыщение глубоких вод океана кислородом произошло один раз, в начале палеозойской эры, около 540 миллионов лет назад. Однако более поздние исследования показали, что этот процесс был поэтапным: сначала пригодными для дыхания стали прибрежные воды, а затем – более глубокие слои. Чтобы определить точное время этих фаз, команда ученых проанализировала осадочные породы, сформировавшиеся в глубоких морских условиях, на содержание изотопов селена. Соотношение тяжелых и легких изотопов этого элемента позволяет судить о том, был ли уровень кислорода в древних морях достаточным для поддержания жизни.
Исследователи собрали 97 образцов пород возрастом от 252 до 541 миллиона лет с пяти континентов. Анализ показал, что в глубоких водах внешних континентальных шельфов произошло два значительных события насыщения кислородом. Первое, временное, случилось около 540 миллионов лет назад, в кембрийском периоде. Второе, начавшееся 382–393 миллиона лет назад в среднем девоне, оказалось постоянным и сохраняется по сей день. В промежутке между этими событиями уровень кислорода падал до отметок, несовместимых с жизнью большинства животных.
Это второе, постоянное, насыщение кислородом совпало с кардинальными изменениями в морских экосистемах, которые некоторые исследователи называют «среднепалеозойской морской революцией». Палеонтологическая летопись свидетельствует, что по мере того как кислород становился постоянной чертой глубоководной среды, челюстные рыбы и другие животные начали активно осваивать эти места обитания и диверсифицироваться. Животные также становились крупнее, вероятно, потому что кислород способствовал их росту.
Событие среднего девона также совпало с распространением растений с твердыми древесными стеблями. Ученые полагают, что по мере увеличения числа таких растений они выделяли больше кислорода в атмосферу, что, в свою очередь, приводило к его растворению в глубоких слоях океана. Причина первого, временного, насыщения кислородом в кембрии остается более загадочной, однако очевидно, что последующее падение его уровня затормозило распространение морской фауны в глубины.
Хотя работа посвящена условиям древнего океана, ее выводы актуальны и сегодня. В некоторых районах современных морей и океанов возникают «мертвые зоны», где уровень кислорода падает почти до нуля. Часто это происходит из-за стока с континентов удобрений и промышленных отходов, которые вызывают цветение планктона, поглощающего кислород при разложении. «Эта работа наглядно демонстрирует связь между кислородом и жизнью животных в океане, – заключает Кипп. – Этот баланс был достигнут около 400 миллионов лет назад, и было бы обидно нарушить его сегодня за считаные десятилетия».
