Палеонтологи получают неоднозначные новости из летописи окаменелостей

Согласно исследованию, которое появится в майском выпуске American Naturalist, палеонтологи не всегда могут получить то, что хотят, но иногда могут получить то, что им нужно.

Ископаемая летопись фиксирует как общий ход эволюционных изменений жизни на Земле, так и экологические реакции на более краткосрочные локальные и региональные изменения окружающей среды. Однако изменчивость, наблюдаемая между последовательными ископаемыми сообществами, как правило, низка по сравнению с той, что экологи видят на более коротких временных промежутках. Это говорит о том, что сообщества чрезвычайно устойчивы к изменениям в течение десятилетий и веков.

В статье для American Naturalist палеонтологи из Чикагского университета Адам Томашович и Сьюзан Кидвелл использовали данные о современных и ископаемых сообществах, чтобы выяснить, откуда берется низкая изменчивость в ископаемых сообществах. Происходит ли она из-за естественного «усреднения по времени» остатков скелетов, которое происходит после смерти, или из-за биологических процессов, активно поддерживающих определенный состав сообщества?

К последней категории относятся, например, сильные предпочтения видов к определенным экологическим нишам, которые могут позволить им избежать вымирания благодаря высоким темпам роста при малой численности популяции, или буферизация роста популяции в неблагоприятные периоды.

Однако на большинстве морских донных отложений, донных отложений озер и поверхностей суши осадки накапливаются довольно медленно по сравнению со скоростью, с которой местные популяции животных производят скелетные остатки. Поэтому несколько поколений скелетных остатков могут смешиваться в одном ископаемом сообществе. «Таким образом, образцы из серии таких усредненных по времени ископаемых сообществ сильно отличаются от моментальных снимков, получаемых при повторной выборке живого сообщества», — сказал Томашович, постдокторант в области геофизических наук в Чикагском университете.

Моделируя эффекты усреднения по времени на живых сообществах из лагуны в Техасе и озера в Восточной Африке, Томашович и Кидвелл, профессор геофизических наук Уильям Рейни Харпер, обнаружили, что низкая временная изменчивость в видовом составе может быть создана или усилена одним только усреднением по времени. Таким образом, типичные палеоэкологические данные будут, по-видимому, поддерживать модели стабильности локальных сообществ, независимо от того, были ли эти сообщества на самом деле стабильными.

«Ископаемые сообщества в большинстве случаев являются единственным источником информации о прошлых экосистемах, не затронутых антропогенным воздействием, — сказал Томашович, — и поэтому важно, чтобы мы оценили все факторы, которые могут повлиять на их способность фиксировать темпы изменений. Особенно важны посмертные процессы, которые могут смещать сообщества в сторону недооценки прошлой изменчивости».

С положительной стороны, Томашович и Кидвелл отмечают, что хотя многие ископаемые сообщества будут слишком усреднены по времени, чтобы различать изменчивость, вызванную биологическими процессами, действующими на малых пространственных масштабах (примерно метр), — такими как конкуренция или взаимодействия хищник-жертва — они отлично фиксируют общую картину, такую как идентичность и относительная численность видов в региональном видовом разнообразии, из которого черпают локальные сообщества.

Состав этого пула определяется процессами видообразования, вымирания и биогеографии, которые обычно чрезвычайно сложно измерить с помощью ограниченного пространственного и временного охвата обычного биологического отбора проб. «Это вопрос масштаба, — сказала Кидвелл. — Ископаемая летопись не может дать нам все, что мы хотим, в мелком масштабе, но для некоторых вопросов мы можем получить то, что нам нужно».