Nowe badania pokazują, że lasy wodorostów na wybrzeżu Pacyfiku, bogate ekosystemy wspierające różnorodne życie morskie, powstały ponad 32 miliony lat temu, znacznie wcześniej niż wcześniej sądzono.
Te starożytne lasy wodorostów zapewniały pożywienie wymarłym już desmostylianom i były starsze od ssaków morskich, jeżowców i ptaków powszechnie kojarzonych ze współczesnymi lasami wodorostów. Odkrycie to podkreśla złożoną ewolucję ekosystemów wodorostów, znacząco zmieniając nasze rozumienie ich historycznego rozwoju i znaczenia ekologicznego.
Wczesne początki lasów wodorostów
Unikalne podwodne lasy wodorostów rosnące wzdłuż wybrzeża Pacyfiku wspierają zróżnicowany ekosystem, który, jak sądzono, ewoluował wraz z wodorostami w ciągu ostatnich 14 milionów lat.
Jednak nowe badania pokazują, że wodorosty rozkwitły u północno-zachodniego wybrzeża ponad 32 miliony lat temu, na długo przed pojawieniem się współczesnych grup ssaków morskich, jeżowców, ptaków i małży, które dziś zamieszkują lasy.
Znacznie starszy wiek przybrzeżnych lasów wodorostów, które dziś stanowią bogaty ekosystem, w którym żyją wydry, lwy morskie, foki oraz wiele ptaków, ryb i skorupiaków, oznacza, że prawdopodobnie były one głównym źródłem pożywienia dla starożytnej, obecnie wymarłej ssak zwany desmostylianem. Uważa się, że pasący się hipopotam jest spokrewniony z dzisiejszymi krowami morskimi, manatami i ich lądowymi krewnymi, słoniami.
Starożytne fundamenty i współczesne odkrycia
„Ludzie początkowo mówili: „Nie sądzimy, aby wodorosty istniały wcześniej niż 14 milionów lat temu, ponieważ organizmów związanych ze współczesnym lasem wodorostów jeszcze tam nie było” – powiedziała paleobotanik Cindy Looy, profesor biologii integracyjnej w Uniwersytecie Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley. „Teraz pokazujemy, że wodorosty tam były, tyle tylko, że nie było tam wszystkich organizmów, które można z nimi kojarzyć. Co nie jest aż tak dziwne, ponieważ najpierw potrzebny jest fundament całego systemu, zanim wszystko inne będzie mogło się pojawić.
Dowody na większą starożytność lasów wodorostów opisano w tym tygodniu w czasopiśmie Postępowanie Narodowej Akademii Naukpochodzi z nowo odkrytych skamieniałości twierdzy wodorostów — przypominającej korzenie części wodorostów, która zakotwicza je w skałach lub organizmach związanych ze skałami na dnie morskim. Trzon lub łodyga mocuje się do uchwytu i podtrzymuje ostrza, które zazwyczaj unoszą się w wodzie dzięki pęcherzom powietrznym.
Kolega Looya, Steffen Kiel, datował te skamieniałe twierdze, w których nadal chwyta się małże oraz owija pąkle i ślimaki, na 32,1 miliona lat temu, w środku ery kenozoicznej, która trwa od 66 milionów lat temu do chwili obecnej. Najstarsza znana wcześniej skamielina wodorostów, składająca się z jednego pęcherza powietrznego i ostrza podobnego do współczesnego wodorostów byczych, pochodzi sprzed 14 milionów lat i znajduje się w zbiorach Muzeum Paleontologii Uniwersytetu Kalifornijskiego (UCMP).
Ewolucyjne spostrzeżenia z zapisów kopalnych
„Nasze ostoje dostarczają dobrych dowodów na to, że wodorosty są źródłem pożywienia dla enigmatycznej grupy ssaków morskich, desmostyliów” – powiedział Kiel, główny autor artykułu i starszy kustosz w Szwedzkim Muzeum Historii Naturalnej w Sztokholmie. „To jedyny rząd ssaków kenozoicznych, który faktycznie wyginął w kenozoiku. Od dawna sugerowano, że wodorosty są źródłem pożywienia dla ssaków morskich wielkości hipopotama, ale brakowało konkretnych dowodów. Nasze ustalenia wskazują, że wodorosty są prawdopodobnym kandydatem.
Według Kiela i Looya, głównego autora artykułu i kuratora paleobotaniki UCMP, te wczesne lasy wodorostów prawdopodobnie nie były tak złożone jak lasy, które wyewoluowały około 14 milionów lat temu. Skamieniałości z późnego kenozoiku wzdłuż wybrzeża Pacyfiku wskazują na dużą liczebność małży – małży, ostryg i małży – ptaków i ssaków morskich, w tym syren spokrewnionych z manatami oraz wymarłych, przypominających niedźwiedzie przodków wydry morskiej, zwanej Kolponomos. Takiej różnorodności nie stwierdzono w zapisie kopalnym sprzed 32 milionów lat.
„Kolejną konsekwencją jest to, że zapis kopalny po raz kolejny pokazał, że ewolucja życia – w tym przypadku lasów wodorostów – była bardziej złożona, niż oszacowano na podstawie samych danych biologicznych” – stwierdził Kiel. „Zapis kopalny pokazuje, że w lasach wodorostów pojawiło się wiele zwierząt i zniknęło z nich w ciągu ostatnich 32 milionów lat, a ekosystemy leśne, które znamy dzisiaj, wyewoluowały dopiero w ciągu ostatnich kilku milionów lat”.
Wkład amatorskich łowców skamieniałości
Skamieniałości odkrył James Goedert, kolekcjoner skamieniałości amator, który w przeszłości współpracował z Kilonią. Kiedy Goedert rozbił cztery kamienne guzki, które znalazł wzdłuż plaży w pobliżu Jansen Creek na półwyspie Olympic w Waszyngtonie, zobaczył coś, co wyglądało jak ostoje wodorostów i innych makroalg pospolitych obecnie wzdłuż wybrzeża.
Kiel, który specjalizuje się w ewolucji bezkręgowców, zgodził się z tym, a następnie datował skały na podstawie stosunku izotopów strontu. Przeanalizował także poziom izotopów tlenu w muszlach małży, aby ustalić, że twierdze żyły w nieco cieplejszej wodzie niż obecnie, w górnym zakresie temperatur występujących we współczesnych lasach wodorostów.
Looy skontaktował się ze współautorką Dulą Parkinson, pracownikiem naukowym Advanced Light Source w Lawrence Berkeley National Laboratory, z prośbą o pomoc w uzyskaniu trójwymiarowego skanu rentgenowskiego jednej z trwałych skamieniałości za pomocą mikroskopii tomograficznej promieniowania rentgenowskiego synchrotronowego (SRXTM). . Kiedy przeglądała szczegółowe przekroje rentgenowskie skamieniałości, ze zdumieniem zauważyła pąkle, ślimaka, małża i maleńką jednokomórkową otwornicę ukrytą w twierdzy, a także małża, na którym siedział.
Looy zauważył jednak, że różnorodność bezkręgowce znalezione w skamieniałym twierdzy liczącej 32 miliony lat nie było tak wysokie, jak można znaleźć dzisiaj w twierdzy wodorostów.
„Miejsca na pewno nie są tak bogate, jak byłyby, gdybyś teraz udał się do ekosystemu wodorostów” – powiedział Looy. „Różnicowanie organizmów żyjących w tych ekosystemach jeszcze się nie rozpoczęło”.
Kiel i Looy planują dalsze badania skamieniałości, aby zobaczyć, co odkryją na temat ewolucji ekosystemu wodorostów na północnym Pacyfiku i jaki ma to związek ze zmianami w systemie ocean-klimat.
Odniesienie: „Wczesne oligoceńskie osady wodorostów i stopniowa ewolucja ekosystemu wodorostów na północnym Pacyfiku” Steffen Kiel, James L. Goedert, Tony L. Huynh, Michael Krings, Dula Parkinson, Rosemary Romero i Cindy V. Looy, 16 stycznia 2024 r. , Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
DOI: 10.1073/pnas.2317054121
Innymi współautorami artykułu są Rosemary Romero, specjalistka od alg, która uzyskała stopień doktora. ukończył studia na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley w 2018 r., a obecnie jest naukowcem zajmującym się środowiskiem w Kalifornijskim Departamencie Ryb i Dzikiej Przyrody; paleobotanik Michael Krings z Ludwig-Maximilians-Universität w Monachium, Niemcy; oraz były student Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, Tony Huynh. Goedert jest pracownikiem naukowym w Burke Museum of Natural History and Culture w Uniwersytet WaszyngtońskiSeattle.
