Ископаемые могут двигаться и искажать картину массовых вымираний

Использование ископаемой летописи для точной оценки времени и темпов прошлых массовых вымираний — непростая задача. Новое исследование показывает, как ископаемые свидетельства могут давать вводящую в заблуждение картину, если их интерпретировать без должной осторожности.

Исследователи из Музея естественной истории Флориды использовали серию кернов длиной 130 футов, пробуренных на Паданской равнине в северо-восточной Италии, чтобы проверить мысленный эксперимент: представьте, что катастрофа поражает Адриатическое море, быстро уничтожая современную морскую жизнь. Можно ли правильно восстановить это гипотетическое массовое вымирание по сохранившимся в этих кернах моллюскам — животным с твёрдой раковиной, таким как устрицы и мидии?

Результаты изучения кернов оказались «несколько тревожными», заявил Михаэль Ковалевски, руководитель исследования.

Палеонтологи используют возраст последней известной окаменелости вида для оценки времени вымирания. Внезапное вымирание в Адриатическом море сегодня должно было бы оставить самые молодые останки многих видов моллюсков в осадках, формирующихся сейчас на берегу и морском дне — в «эпицентре» гипотетического события. Однако команда обнаружила только 6 из 119 видов моллюсков — все из которых до сих пор обитают в этом районе — в верхней части кернов. Вместо этого последние ископаемые образцы многих из этих видов часто появлялись кластерами, разбросанными по всему керну, что указывало на меньшие всплески вымираний в течение более длительного периода, а не на единое массовое вымирание.

Если воспринимать эти данные буквально, керны представляли собой сильно искажённую запись как времени, так и темпа вымирания, что потенциально ставит под сомнение некоторые методы, которые палеонтологи обычно используют для интерпретации прошлых массовых вымираний.

«Мы не утверждаем, что нельзя изучать массовые вымирания. Можно. Мы говорим, что природа геологической летописи сложна, поэтому правильно расшифровать её — нетривиальная задача», — пояснил Ковалевски.

Результаты анализа не стали полной неожиданностью. Компьютерные модели, разработанные палеонтологами Стивеном Холландом и Марком Пацковски, предсказывали схожие искажения в картине массового вымирания из-за влияния на местонахождение окаменелостей экологических предпочтений видов, уровня моря и строения осадочных бассейнов.

«Насколько мне известно, это первое эмпирическое исследование, которое использует ископаемую летопись живых видов для строгой и вычислительной, а не теоретической, проверки этих моделей», — отметил Ковалевски. — «Мы знаем, что эти виды всё ещё живут в Адриатическом море, поэтому можем быть уверены, что их исчезновение из ископаемой летописи не представляет собой истинного вымирания».

Проблема известна как эффект Синьора — Липпса: поскольку ископаемая летопись неполна, последняя известная окаменелость данного вида почти наверняка не является последним представителем этого вида, что мешает нам точно датировать вымирания. В более широком масштабе этот эффект может заставить внезапные массовые вымирания выглядеть постепенными.

Однако всё ещё сложнее, сказал Ковалевски, потому что ископаемая летопись создаётся не случайным образом. Климатические циклы вызывают изменения уровня моря, заставляя береговые линии наступать или отступать и меняя среду обитания. Это может приводить к кластеризации последних находок окаменелостей и влиять на вероятность их обнаружения в данном месте.

Когда исследователи переупорядочили виды, представленные в кернах из Паданского бассейна, согласно их последнему появлению, они отметили несколько точек, в которых многие виды, казалось, исчезали одновременно. В реальности ни один из видов не вымер. Они исчезли с данного участка либо из-за изменения местных условий среды, либо просто не попали в выборку, пояснил Рафал Наврот, первый автор исследования.

Керны также изображали ложную картину вымирания: большинство глубоководных видов исчезало одним крупным «импульсом» в нижней части кернов, а мелководные и солоноватоводные виды — несколькими меньшими импульсами. Это произошло потому, что виды следовали за своими предпочтительными местообитаниями, которые смещались вместе с изменением уровня моря.

«Важно признать, что ископаемые виды — как и современные — имеют специфические экологические требования, что звучит очевидно, но не всегда признаётся», — сказал Наврот.

Современные методы могут создавать у исследователей иллюзию точности, но не учитывают эти факторы, что критически важно для правильной интерпретации прошлых событий вымирания.

«Если вы применяете методы, основанные на предположении о случайной фоссилизации, вы получаете точную оценку, но она может ошибаться на миллионы лет. Неверно могут быть интерпретированы не только картина вымирания, но и его время, так что это довольно важно», — подчеркнул Наврот.

Хотя выводы отрезвляют, ситуация далека от безнадёжной, сказал Ковалевски. Когда команда включила в анализ методы, учитывающие экологические предпочтения, распространение и численность видов, результаты стали гораздо ближе к тому, что существует в бассейне сегодня.

«Это даёт нам первоначальное руководство о том, как анализировать данные такого типа, чтобы получить более реалистичную оценку событий вымирания. Безусловно, это работа в процессе», — заключил Ковалевски.