Stulbinantis Lietuvos ir Kanados mokslininkų atradimas: išsiaiškino ilgai kamavusią paslaptį apie prieš milijonus metų išnykusius jūrų padarus

Mokslo žurnale „Earth and Environmental Science Transactions of the Royal Society of Edinburgh“ paskelbtame straipsnyje „Vėlyvojo silūro monograptidų (Graptolithina) dinaminė ekofenotipija“ (angl. „Dynamic Ecophenotypy in the Late Silurian Monograptidae (Graptolithina)“, mokslininkai pateikė įrodymų, kad paslaptingų išnykusių jūrinių kolonijinių gyvūnų graptolitų žiedų susidarymo mechanizmas gali būti panaudotas rekonstruojant gilios praeities uraganinių įvykių dažnumo pokyčius laike, praneša Vilniaus universitetas.

Misha Whittinghamas geologijos magistrantūros studijų VU metu, vadovaujamas profesorių Sigito Radzevičiaus ir Andrejaus Spiridonovo, atliko tyrimus ir kartu išspausdino tris inovatyvius mokslinius tyrimus. Aptariamas tyrimas ir jo rezultatai buvo visiškai netikėti.

Nagrinėdami silūro periodo – daugiau nei 425 milijonų metų senumo – išnykusių jūrinių gyvūnų kolonijų sandarą, mokslininkai pastebėjo, kad vadinamųjų zooidų sikulos (išoriniai skeletai) tam tikrais laikotarpiais pasižymėjo paslaptingais žiedais. Kitais laikotarpiais tokie žieduotumai visiškai išnykdavo.

Mokslininkai nusprendė šią paslaptingųjų graptolitų žiedų istoriją išnagrinėti sistemiškai ir keliais lygiais. Visų pirma buvo nustatyta, kad žiedai atsiranda skirtingose rūšyse sinchroniškai – tai reiškia, kad žiedų skaičiaus požymis nėra evoliuciškai fiksuotas skirtingose rūšyse, o jo skaičiaus pokyčiai yra inicijuojami išoriškai kolonijos atžvilgiu – epigenetiškai. Tai yra dinaminės ekofenotipijos pavyzdys: sandara skiriasi ne dėl genetinių skirtumų, bet dėl vienodo kūno sandaros atsako į išorinius veiksnius. Tačiau kas galėjo jį sukelti?

Tyrimo metu išsiaiškinta, kad graptolitų žiedų buvimas ar nebuvimas ir jų skaičius smarkiai siejosi su jūros lygio pokyčiais, sukeltais ilgalaikių astronominių cikliškumų. Žemo jūros lygio būsenos buvo susijusios su žiedų nebuvimu, o esant aukšto jūros lygio būsenoms karštame klimate būdavo kur kas daugiau žiedų viename zooido skelete. Kadangi graptolitai augindavo skeletą jį sekretuodami, priaugindami pasluoksniui, tapo aišku, kad žiedai nurodo padidėjusio produktyvumo laikotarpius. Bet kas galėjo sukelti produktyvumo pliūpsnius ir kodėl jie siejosi su aukštu jūros lygiu ir karštu klimatu?

Karštame klimate būna aktyvesnis hidrologinis ciklas, intensyvesni ir dažnesni uraganai ir kitos audros. Stiprūs vėjai sukelia gilųjį bangavimą ir nulemia intensyvų vertikalų vandens masių maišymąsi, dėl kurio giliuose vandenyse esančios maistinės medžiagos pakeliamos į paviršių – tai vadinama apvelingu.

Maistinių medžiagų pliūpsniai tiek silūro periode, tiek šiais laikais inicijuoja fitoplanktono žydėjimo epizodus. Be to, kai gausu maisto medžiagų, fitoplanktoną sudarantys organizmai būna didesni ir lengviau pagaunami jais mintančių organizmų. Kaip tik tokie dėsningumai yra stebimi ir nagrinėtais laikotarpiais analizuojant senovinio planktono liekanas.

Remiantis mokslininkų surastų dėsningumų sinteze ir iškelta teorija, graptolitams žiedai užaugdavo dėl to, kad jie nusodindavo organinės medžiagos perteklių graptolitams maitinantis žydinčiais dumbliais. Kuo klimatas būdavo karštesnis, tuo dažnesni būdavo uraganai, tuo daugiau jie galėdavo sukelti trumpų maisto prinešimo įvykių ir tuo daugiau graptolitai galėdavo užauginti žiedų.

Atskleistas žiedų graptolitų skeletuose atsiradimo mechanizmas ir jo sąsaja su labai specifiniais klimatiniais ir ekologiniais mechanizmais leis ateityje panaudoti žiedų dažnį kaip indeksą tyrinėjant vėjų stiprumą šimtų milijonų metų senumo praeityje.

Tyrimo autoriai – buvęs VU magistrantas, dabar Karltono universiteto doktorantas Misha Whittinghamas ir VU profesoriai Sigitas Radzevičius bei Andrejus Spiridonovas. Tyrimas buvo remiamas Lietuvos mokslo tarybos projekto S-MIP-19-15 „Silūro periodo ekosistemų sąranga ir griūtis – bioįvairovės išlikimas ekstremalaus klimato sąlygomis“ lėšomis.