Что называют кембрийской скелетной революцией и как она связана с быстрым усложнением морских экосистем?

Кембрийской скелетной революцией называют быстрое в геологическом масштабе распространение и многократное независимое возникновение минерализованных скелетов у разных групп животных на рубеже эдиакария и кембрия и в раннем кембрии. Это не отдельное событие, полностью тождественное «кембрийскому взрыву», а одна из его важнейших составляющих. Биоминерализация развивалась одновременно с ростом разнообразия планов строения и усложнением морских сообществ.1, 2

Что важно запомнить
  • Скелетная революция — это прежде всего широкое появление биоминерализованных твёрдых частей, а не «изобретение скелета» одной линией животных.
  • Минерализованные структуры возникали независимо в нескольких эволюционных линиях.2
  • Скелеты давали защиту, опору и новые возможности для движения и питания, поэтому меняли взаимодействия организмов.
  • Хищничество было важным фактором экологической эскалации, но не единственным объяснением: значение имели также среда, химия океана и уже существовавшие биологические механизмы минерализации.1, 2

Что произошло в начале кембрия

В позднем эдиакарии и раннем кембрии в летописи резко возрастает число организмов с раковинами, панцирями, спикулами и другими минерализованными элементами. При этом сходные по функции скелетные структуры появились у разных групп независимо. Современные данные лучше согласуются не с одной «точкой изобретения», а с многократным включением и усложнением биоминерализации на основе более древних органических структур и генетико-клеточных механизмов.2

Скелетная революция происходила внутри более широкой кембрийской радиации. В этот же интервал увеличивались морфологическое разнообразие животных, размеры тела и сложность экосистем. Поэтому корректнее говорить о взаимосвязанном комплексе изменений, а не о том, что сначала возникли скелеты и затем автоматически появилась сложная морская биота.1

Как скелеты меняли морские экосистемы

Твёрдые покровы и внутренние опорные элементы расширили набор возможных экологических стратегий. Они могли защищать от нападения, поддерживать тело, повышать эффективность движения и давать опору специализированным структурам питания. Одновременно развитие активного хищничества усиливало отбор в пользу защиты, уклонения и более сложного поведения добычи. Возникала обратная связь: новые способы нападения делали выгодными новые защиты, а защиты стимулировали дальнейшую специализацию хищников.

Но сводить скелетную революцию к одной «гонке вооружений» нельзя. Обсуждаются также изменения кислородного режима, состава морской воды, круговорота питательных веществ и доступности ионов для минерализации. Вероятно, экологические и геохимические факторы действовали совместно с эволюционными возможностями самих организмов.1, 2

Есть и палеонтологический эффект: твёрдые части сохраняются в ископаемой летописи значительно лучше большинства мягких тканей. Поэтому раннекембрийское увеличение числа скелетных организмов отражает реальную перестройку экосистем, но одновременно делает её заметнее в палеонтологической летописи.1

Частые ошибки
  • Отождествлять скелетную революцию со всем кембрийским взрывом. Биоминерализация была одной частью гораздо более широкой радиации животных.
  • Объяснять появление скелетов только хищничеством. Экологическая эскалация важна, но современные модели рассматривают сочетание биологических и геохимических факторов.
  • Считать, что все минеральные скелеты возникли от одного общего скелета предка. Данные указывают на многократное независимое освоение биоминерализации.2

Другие вопросы

Источники

  1. 1 Zhang X., Shu D. Current understanding on the Cambrian Explosion: questions and answers PalZ. 2021 г. Т. 95. С. 641–660
  2. 2 Murdock D. J. E. The ‘biomineralization toolkit’ and the origin of animal skeletons Biological Reviews. 2020 г. Т. 95, № 5. С. 1372–1392