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 starożytnego, obecnie wymarłego ssaka zwany desmostylianem. Uważa się, że pasący się hipopotam jest spokrewniony z dzisiejszymi krowami morskimi, manatami i ich lądowymi krewnymi, słoniami.
„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 na Uniwersytecie Kalifornijskim , Berkeley. „Teraz pokażemy, że wodorosty tam były, tyle tylko, że nie było tam wszystkich organizmów, które, jak można się spodziewać, były z nimi powiązane. Co nie jest takie dziwne, ponieważ najpierw potrzebujesz fundamentu dla całego systemu, zanim wszystko inne będzie mogło się pojawić.
Dowody na większą starożytność lasów wodorostów, opublikowane w tym tygodniu w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences, pochodzą z nowo odkrytych skamieniałości uchwytu wodorostów – przypominającej korzenie części wodorostów, która zakotwicza je w skałach lub skałach. związane organizmy 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 dzisiejszego wodorostu byczego, pochodzi sprzed 14 milionów lat i znajduje się w zbiorach Muzeum Paleontologii Uniwersytetu Kalifornijskiego (UCMP).
„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 okresie kenozoiku. Od dawna sugerowano, że wodorosty są źródłem pożywienia dla ssaków morskich wielkości hipopotama, ale brakowało faktycznych 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 i wymarłych, przypominających niedźwiedzie poprzedników 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 i zniknęło wiele zwierząt w ciągu ostatnich 32 milionów lat, a ekosystemy leśne, które znamy dzisiaj, wyewoluowały dopiero w ciągu ostatnich kilku milionów lat”.
Wartość amatorów łowiectwa kopalnego
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, była zdumiona, widząc pąkle, ślimaki, małże i maleńkie jednokomórkowe otwornice ukryte w twierdzy, a także małże, na których siedziały.
Looy zauważył jednak, że różnorodność bezkręgowców występujących w skamieniałej twierdzy liczącej 32 miliony lat nie była tak duża, jak można ją znaleźć obecnie w twierdzy wodorostów.
„Miejsca na pewno nie są tak bogate, jak byłyby, gdyby teraz udać 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.
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 na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle.