Во времена кембрия земная жизнь была сосредоточена в океане — лишь бактерии населяли сушу.

Природный парк «Ленские столбы» в Республике Саха (Якутия), где проводили отбор геологических образцов. Фото Андрея Журавлёва/МГУ им. М. В. Ломоносова.

Международная команда исследователей с участием сотрудников биологического факультета МГУ имени М В. Ломоносова проанализировала соотношение стабильных изотопов серы (³⁴S/³²S) и углерода (¹³С/¹²С) в древних карбонатных отложениях вертикально вытянутых скал Ленские столбы и оценила, какая была концентрация кислорода в океане 524—512 млн лет назад. Дело в том, что живые организмы, как правило, потребляют из среды более лёгкие изотопы. Из-за этого в безжизненной среде тяжёлых изотопов будет относительно меньше, чем в густонаселённой. Результат жизнедеятельности водорослей и различных микробов отражается в виде волнообразных изотопных кривых. Для раннекембрийской эпохи многочисленные изотопные циклы углерода и серы неожиданно оказались синхронными, что, по мнению биологов, возможно лишь при синхронном окислении органического вещества и восстановлении сульфидов до сульфатов микроорганизмами. Причём оба этих процесса требуют существенных объёмов кислорода.

С помощью математической модели, опираясь на данные по изотопам серы и углерода, учёные рассчитали концентрацию кислорода в среде в древние времена. Оказалось, что концентрация кислорода в океане на изученном временном отрезке сильно менялась. Темпы поступления кислорода в атмосферу и верхние слои водной толщи в те давние времена колебались от 5х10¹² до 12,5х10¹² молей в год. То есть в тот временной интервал не было постоянного роста кислорода, его содержание лишь изменялось в этих пределах. И что самое важное, периоды массового вымирания совпадают с периодами низкого содержания кислорода, а кембрийский взрыв пришёлся на временной интервал с наибольшей концентрацией кислорода.

Эти циклы в росте разнообразия животных были известны и раньше, но теперь стало ясно, что пики разнообразия приходятся на интервалы с высокими темпами поступления кислорода и наоборот. А самое массовое из кембрийских вымираний, сопоставимое по своей значимости для эволюции жизни на Земле с пермско-триасовым и мел-палеогеновым вымираниями, пришлось на время (514 млн лет назад), когда кислорода вновь почти не стало.

Лабораторную часть исследования проводили в Великобритании в университетах Лидса, Ланкастера, Оксфорда и Лондонского университетского колледжа. Полевой этап работ выполнили специалисты из России и Китая.

По информации пресс-службы МГУ им. М. В. Ломоносова.

№6, 2019