пятница, 20 апреля 2012 г.

Кембрийским взрыв связан с крупнейшей за миллиард лет геологической аномалией

Кембрийским взрыв связан с крупнейшей за миллиард лет геологической аномалией Так называемый Кембрийский взрыв был спровоцирован быстрым насыщением океана минералами и ощелачиванием воды, считают американские геологи, изучившие большой объем данных по Великому несогласию – крупнейшей за последний миллиард лет геологической аномалии в истории Земли.

«Кембрийский взрыв» (впрочем, палеонтологи употребляют этот термин с осторожностью, так как формирование основных типов животных было более длительным процессом, выходящим за рамки этого периода) хорошо документирован в многочисленных ископаемых окаменелостях и отпечатках, но причина и движущая сила взрывного роста сложности океанической биоты в таком узком хронологическом окне до сих пор остается непонятной.

Шэнан Питерс, профессор геологии Университета Висконсина и его коллега Роберт Гейнс из Колледжа Помоны, чью статью журнал Nature выбрал в качестве главной темы последнего номера, считают, что

решение загадки Кембрийского взрыва следует искать в универсальной геологической аномалии, которая прослеживается на континентах, составлявших когда-то единый праконтинент Гондвана, и известной как Великое несогласие.

Под несогласным залеганием геологи понимают соприкосновение разновозрастных горных пород, из-за которого возникает провал в последовательной хронологии геологических пластов. Несогласия возникают в том случае, если под действием тектонического сдвига участок земной коры сначала выводится из зоны образования осадков, затем подвергается эрозии, далее опускается, и на нем накапливаются уже более молодые осадки. Так как именно в зоне несогласий залегают нефте- и газоносные пласты подобные аномалии очень хорошо изучены.

Однако Великое несогласие отличается от многочисленных региональных тем, что прослеживается повсеместно (особенно хорошо и четко – в районе американского Гранд Каньона), а хронологический провал, который оно маркирует, стыкует древнейшие горные породы коры Земли возрастом до 1 млрд лет с молодыми кембрийскими отложениями, которые начали формироваться примерно 500 млн лет назад.

Скрупулезно сопоставив данные стратиграфии и химического состава 21 тысячи образцов, собранных с 800 различных участков, разбросанных по всей территории Северной Америки, авторы статьи в Nature пришли к выводу, что взрывной рост таксономического разнообразия в раннем Кембрии

мог быть спровоцирован теми же геологическими процессами, которые привели к аномально несогласованному контакту древнейших с более молодыми кембрийскими породами, сохранившими многочисленные окаменелости и отпечатки первых животных с минеральными скелетами.

«Мировая геологическая летопись не знает других примеров столь масштабной несогласованности слоев. Когда мы сопоставили все данные, мы поняли, что процессы, отвечавшие за формирование этой аномалии, оказывали сильное воздействие на эволюцию химического состава океана именно в тот момент, когда стали развиваться сложные формы жизни», комментирует результаты статьи Гейнс.

По мнению авторов, механизмы биологической минерализации интенсивно эволюционировали в ответ на резкий приток в океаны продуктов эрозии горных пород на финальных стадиях формирования аномалии.

В раннем Кембрии территория американского континента регулярно затоплялась океаном. Это сопровождалось последовательным размыванием поверхностных и обнажением древних скальных пород, образующих кору Земли. Древние, не контактировавшие с водой и воздухом, породы эродировали в 2-3 раза быстрее поверхностных, высвобождая ионы кальция, калия, кремния, железа и магния, которые смывались в океан, изменяя его химический состав и уровень рН – морская вода, насыщаемая карбонатами и другими минеральными солями, постепенно ощелачивалась. В дальнейшем эродированные древние породы коры были покрыты молодыми осадочными отложениями кембрийского океана.

Собственно, место их соприкосновения Великое несогласие и маркирует.

С притоком ионов и ростом рН среда обитания морских организмов резко изменилась – по меркам геологического времени, конечно.

«Чтобы функционировать нормально, ваше тело вынуждено постоянно поддерживать баланс этих ионов: если он нарушается, от излишков ионов следует избавиться, и одним из способов, каким можно вывести излишек – сформировать минерал», объясняет другой автор статьи Питерс.

Согласно ископаемым данным три ключевых биоминерала – фосфат кальция, из которого состоят кости позвоночных, слагающий раковины карбонат кальция, а также двуокись кремния, слагающие скелетики радиолярий – начинают более менее одновременно накапливаться в то же самое время, в какое формировалось Великое несогласие, притом у самых разных и относительно неродственных организмов.

«Похоже на то, что биоминерализация и возникновение скелетных форм были ответом живой материи на изменение химического состава морской воды в период формирования Великого несогласия. С этого момента эволюция стала развиваться по другому»,

резюмирует Питерс.

Насыщение океана минералами и ощелачивание воды стало фактором, запустившим фазовый переход в экосистеме океана, сложившейся в докембрии: подобно постороннему кристаллу, запускающему каскад быстрых изменений в перенасыщенном растворе, биоминерализация запустила аналогичный процесс в эволюции океанической биоты. Так, отбор и диверсификация видов убыстрились с появлением новых твердых органов, позволяющих защищаться (ракушки, панцыри), нападать (когти и зубы) и направленно передвигаться в толще воды (хорды).

Некоторые из этих приспособлений стали появляться еще в докембрии, но в раннем Кембрии быстрая химическая эволюция океана придала этим процессам взрывной характер.

«Результаты анализа говорят о том, что процессы, сформировавшие Великое несогласие, могли стать спусковым крючком Кембрийского взрыва. Они объясняют многое и в геологической истории, включая типологию осадочных слоев, и в биологической, маркируя появление первых организмов с минеральными скелетами. Часто говорят, что музыка – это паузы между нотами. То же самое и с Великим несогласием – провал, знаменовавший отсутствие информации, на самом деле несет в себе даже больше информации о процессах, чем последовательные данные стратиграфии», – резюмирует Гейнс.
Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Обнаружен первый в истории портрет трансвестита
Картина XVIII века, проданная в Нью-Йорке британской галерее под видом «женщины в шляпе с пером», оказалась изображением мужчины в женском наряде, то есть первым в мире портретом трансвестита. Полотно, которое теперь называется «Шевалье д’Эон», находится в собрании лондонского коллекционера и историка искусств Филипа Мулда и вскоре может стать постоянным экспонатом Британской национальной портре...
  (читать дальше)

Учёные взяли под механический контроль органический катализатор
Британские химики разработали органический катализатор, который может механически включаться и выключаться просто при изменении рН среды. На основании полученных результатов учёные предполагают, что подобная активация/деактивация каталитической активности может быть организована для очень широкого круга похожих по строению катализаторов, используя самые разные внешние триггеры — свет, температуру ...
  (читать дальше)

Создано пять новых видов нуклеиновых кислот
Учёным удалось осуществить перенос генетической информации между ДНК и несколькими видами новых нуклеиновых кислот, собранных на иной углеводной основе. Нуклеиновых кислот не слишком много: если отбросить пространственно-структурные разновидности и сосредоточиться только на химическом строении, мы останемся с двумя хорошо известными ДНК и РНК. Для хранения генетической информации подходят обе, х...
  (читать дальше)

Как увеличить энергетический потенциал рек, впадающих в моря
Нгай Йин Йип и Менахем Элимелех из Йельского университета (Коннектикут, США) провели исследование границ возможностей осмотических электростанций по утилизации энергии смешивания пресной и солёной воды в местах впадения рек в моря. Из отчёта, опубликованного в журнале Environmental Science & Technology, следует нечто парадоксальное: экономическая эффективность осмоЭС будет выше, если они... сн...
  (читать дальше)

Пересадка фоторецепторов устранила слепоту
Учёные добились возврата зрения слепой мыши, пересадив ей в сетчатку клетки-предшественники палочек. Исследователи из Лондонского университетского колледжа (Великобритания) сумели восстановить зрение слепой мыши, пересадив в её сетчатку клетки-предшественницы палочек. Как известно, фоторецепторы в нашем глазу делятся на две группы: палочки и колбочки. Палочки чувствуют самые незначительные кол...
  (читать дальше)

У даманов нашли диалекты
Песни даманов из разных колоний не совпадают, и чем дальше зверьки живут друг от друга, тем сильнее у них вокально-языковые различия. Даманы известны своим необычным родством: эти небольшие зверьки похожи на банальных грызунов, однако, как уверяют зоологи, их ближайшими родственниками являются не морские свинки или сурки, а... слоны. Даманы живут колониями в несколько десятков особей, выбирая ...
  (читать дальше)

Порнофильмы ухудшают зрение
При просмотре «откровенных сцен» сексуальные центры подавляют активность зрительных. Следует, наверно, сразу уточнить — дело вовсе не в том, что «половая невоздержанность» и «безнравственное поведение» вызывают слепоту (хотя похожий миф до сих пор существует, например, в отношении мастурбации). Речь идёт о временном подавлении активности зрительного анализатора в мозгу, происходящем при просмотр...
  (читать дальше)

Идентификация по радужной оболочке глаза, скорее всего, станет повсеместной нормой
Исследователи из американского Национального института стандартов и технологий (NIST) провели сравнительное изучение 11 приложений для распознавания человека по радужной оболочке глаза и установили, что некоторые программы способны к почти молниеносному надёжному опознанию человека при однократном захвате изображения с камеры. Это значит, что очень скоро повсеместно может быть внедрён новый мето...
  (читать дальше)

Как сэкономить на дорогом стиральном порошке и остаться опрятным
Индийские исследователи заявили о разработке и успешном тестировании нового метода многоразового использования (сотни раз!) дорогих ферментов, разлагающих загрязнения и тем самым резко увеличивающих чистящую способность стиральных порошков и отбеливателей. В противном случае — при употреблении наиболее эффективных и очень дорогих порошков с ферментами — последние отправляются прямиком в слив после...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)