Naujausiame "Science" žurnalo numeryje, išėjo du straipsniai skirti milžiniškų jūrinių planktonu mintančiu gyvūnų grupių makroevoliucijos tyrimams. Pirma grupė - yra banginiai. O antra - mezozojiniai planktono rijikai -
Pachikormidinės kaulėtosios žuvis. F. Marx ir M. Uhen (Marx and Uhen, 2010) tyrimas skirtas banginių diversifikacijos priežasčių paieškai ir susieja matoma šioje grupėje rūšinės įvairovės didėjimą su diatominių dumblių diversifikacija ir klimato pokyčiais. Tuo tarpu antras tyrimas stipriai praplečia milžiniškų išmirusių filtruojančių mezozojinių žuvų Pachikormidų egzistavimo intervalą iki 100 milijonų metų, aprašant naujas identifikuotas liekanas iš skirtingų pasaulio dalių.
Pachikormidai buvo žinomi ir anksčiau, bet tiktai iš vieno laikotarpio -
jūros periodo vidurio. Žinomiausias jų atstovas yra
Leedsichthys problematicus, milžiniška žuvis kurios ilgis siekė nuo 13 iki 27 metrų (ji taip pat buvo atvaizduota BBC atkuriamosios dokumentikos serijose "Jūriniai monstrai", kai vieną mirusį egzempliorių taršė jūriniai krokodilai
Metriorhynchus, rykliai
Hybodus ir milžiniškas jūrinis roplys -
Liopleurodon ferox. Video galima pamatyti čia, -
Sea Monsters 6 - Liopleurodon). Tačiau, naujai identifikuotos liekanos iš kreidos ir juros periodų, parodė, kad ši žuvų grupė sudarė ištįsą evoliucine radiaciją, kuri užsibaigė įvykus Kreidos - Paleogeno masiniam išmirimui. Tuomet, vėliau jau kainozojaus eroje, tuščią milžiniškų filtruotojų nišą užėmė rykliai ir rajos, ir dar vėliau prie jų prisijungė ūsuotieji banginiai [milžiniškų filtruotojų biologinės įvairovės grafikas iš apžvalginio straipsnio (Lionel, 2010) -
Stambiu_filtruotoju_bioivairoves_dinamika]. Stambūs, priklausomi nuo planktono filtruotojai yra labiau jautrus nei kitų trofinių lygių atstovai, pirmynio produktyvumo išnykimui, nes tai pajaučia pirmi. Įvykus asteroido smūgiui, pagal apskaičiavimus, metams ar daugiau žemėje išsijungė šviesa (dulkės ir sieros rūgšties lašeliai atmosferoje užtemdė saulę), todėl žemėje buvo visiškai sustojusi fotosintezė, todėl planktoniniai ir nektoniainiai priepaviršiniai gyvūnai ir kiti organizmai nukentėjo labiausiai (o giliavandeniai beveik nenukentėjo).
100 mln. metų trukmės bangininių žuvų dinastija ir jos pabaiga. Jūros ir kreidos periodų metu (kaip nustatė paskutinis tyrimas išspausdintas "Science"(Friedman et al., 2010)) egzistavo ištisa milžiniškų jūrinių planktonėdžių žuvų dinastija [paveikslėlis iš nagrinėjamo straipsnio papildomos medžiagos skilties, rodantis kreidos periodo jūra su pachikormidine žuvimi pirmame plane, ilgakakliu pleziozauru, tiesiakriaukliais amonitais ir smulkiomis kaulėtomis žuvimis -
Kreidos_periodo_jura]. Pachikormidinės žuvis yra primityvi kaulėtųjų žuvų atšaka, kurios tiksli filogenetinė padėtis nėra žinoma, prieš tai buvo žinomas tiktai vienas milžiniškas planktonėdis priklausantis šiai grupei - Leedsichthys, visi kiti šios šeimos atstovai buvo stambus plėšrūnai konvergavę su tunais ir kardžuvėm. Buvo manoma, kad šis evoliucinis eksperimentas buvo nesėkmingas bandymas užpildyti šią stambių planktonėdžių nišą. Tačiau, naujas tyrimas, kuris buvo paremtas senų muziejinių eksponatų tyrimais stipriai pakeitė bendrą vaizdą. Įdomu yra tai, kad dauguma šiame tyrime aprašytų egzempliorių ir taksonų, jau kaip minėta, buvo surasti ir laikomi muziejuose jau nuo XIX amžiaus! Tačiau, šios liekanos buvo neteisingai identifikuotos arba laikomos nesvarbiomis. Vienas iš egzempliorių buvo surastas
Gideono Mantelio, vieno iš paleontologijos mokslo pradininkų ir pirmo žinomo mokslui dinozauro -
Iguanodono, liekanų radėjas ir aprašytojas. Naujos liekanos praplėtė ne tik laikinį bet ir erdvinį šios grupės paplitimą ir rodo ją buvus kosmopolitine. Anksčiau milžiniškos planktonėdės pachikormidinės žuvis buvo surastos tiktai Vakarų Europoje, tuo tarpu dabartinis tyrimas praplėčia jų arealą į Japoniją, vidurio Š. Amerikos jūrą ir Pietų Amerikos vakarus -
Pachikormidu _paleobiogeografija. Naujai identifikuotos gentys yra mažesnės pagal dydį nei anksčiau žinomas Leedsichthys, ir jų ilgis siekė nuo 4 iki 5 metrų. Ši bazinė kaulėtųjų žuvų grupė yra unikali savo dydžių visame jų kontekste, nes dauguma jų nors ir įvairus pagal savo ekomorfologiją yra smulkios (ir ypač planktonėdės grupės).
Kaip rašo autoriai, ankstesni tyrimai kurie rodo, kad jūriniai mezozojaus amniotai neišvystė planktonėdiškumo. Buvo manoma, kad yra susiję su tinkamo kintamumo neatsiradimu. Tačiau šis tyrimas parodo, kad jūrinių roplių neatėjimas į šia ekologinę zoną gal būt buvo susijęs su tuo, kad ji buvo užimta kitos stuburinių grupės - kaulėtųjų žuvų. Vėlesnė kitų stuburinių diversifikacija į šia ekologinę zoną prasidėjo, tiktai po K-Pg masinio išmirimo (kurio priežastis ir pasekmės jau buvo aptartos anksčiau). Tiesa, kreidos periode yra aptiktos didžiaburnių ryklių paskiros liekanos, bet jų nedažnumas rodo pilnavertės radiacijos nebuvimą. Po masinio išmirimo, įvyko 5 atskiros milžiniškų planktonėdžių stuburinių radiacijos (4 iš jų, tarp kremzlinių žuvų ir viena tarp ūsuotojų banginių). Stratigrafinį milžiniškų plaktonėdžių grupių paplitimą galima pamatyti prisegtame paveikslėlyje iš nagrinėjamo straipsnio -
Planktonedziu_laiknis_paplitimas.
Banginiai, diatominiai dumbliai ir klimatas - koevoliucija per amžius. Antrame apžvelgiamame tyrime (Marx and Uhen, 2010), nagrinėjami banginių evoliucijos tikėtini biotiniai ir abiotiniai determinantai. Dabartiniai banginiai arba tiesiog Neoceti, sudaryti iš dviejų radiacijų: viena jų yra susijusi su specializuotu košiančiu organu - keratininių ūsų atsiradimu, kita radiacija yra susijusi su echolokacijos atsiradimu. Banginiai be to yra aukščiausio trofinio lygio plėšrūnai. Šios dvi skirtingos strategijos, skirtingais būdais leidžia naudotis masyviomis planktoninių ir nektoninių organizmų sankaupomis ir migracijomis. Ūsuotieji banginiai (Misticeti), naudoja planktoną perkošdami milžiniškus kiekius vandens. Tuo tarpu, dantytieji banginiai (Odontoceti), dėka savo sonarų gali susekti dideles planktono sankaupas jo vertikalių migracijų metu, kartu su visais tą planktoną eksploatuojančiais gyvūnais. Tam, kad palaikyti tokius stambius, gausius ir įvairius plėšrūnus, kaip banginiai, kaip mini straipsnio autoriai, ekosistemos turi būti labai produktyvios ir energijos perdavimas maisto grandine, labai efektyvus. Dabartiniai diatominiai dumbliai yra pagrindiniai organinės medžiagos producentai vandenynuose, bei jie yra kur kas didesni už kitus vienaląsčius planktoninius fotosintetikus (kaip pvz. cianobakterijos), todėl juos gali efektyviau įsisavinti stambesnis zooplanktonas, taip sumažindamas mitybinės grandinės ilgį iki banginių ir teoriškai padidindamas jiems prieinamą maistinį resursą.
Kaip rodo ankstesni tyrimai (pvz.
G-moksluose: Moa ir banginių filogenijos bei šių grupių...), banginių evoliucijai svarbiausi veiksniai buvo - okeanografiniai ir klimatologiniai pokyčiai sukelti ploščių tektonikos. Šio tyrimo metu, autoriai tikrino hipotezę, ar iš tikrųjų diatominiai dumbliai galėjo stipriai įtakoti banginių evoliuciją (t.y. šių dviejų grupių koevoliucinius ryšius). Jie panaudojo
Paleobiology Database ir
Neptune, duomenų bazėse laikomus duomenis apie banginių ir diatominių dumblių rūšinę įvairovę ir kitus kontekstinius duomenys, tam kad palyginti jų biodiversifikacijos laikinius trendus. Taip pat buvo nagrinėjami
delta 18O deguonies izotopiniai duomenys, kurie vienu metu rodo temperatūros ir ledynų kiekio pokyčius planetoje. Bei atliko biologinės įvairovės įverčių priklausomybės nuo fosilingų nuosėdinių uolienų kiekio tyrimus, tam kad patikrinti ar matomi dėsningumai nėra geologinis artefaktas.
Atlikus daugiamodelinį palyginimą, kur buvo įvertintos įvairių nepriklausomų kintamųjų kombinacijos banginių įvairovės kitimo paaiškinamajai galiai, naudojantis AIC (Akaike informacijos kriterijų). Geriausiai banginių biologinę įvairovę aprašė diatominių dumblių biologinės įvairovės svyravimo ir
delta 18O duomenys. Geologinių formacijų kiekis turėjo mažą numatomąją galią banginių biologinės įvairovės svyravimuose, bėgant laikui. Iš to galima, spręsti kad banginių paleontologinis metraštis yra pakankamai adekvatus ir išsisaugojimo iškraipymai neturi šiuo atveju didelės reikšmės. Beje, diatominiai dumbliai gan gerai aprašė, kaip visų banginių, taip ir atskirai dantytųjų ir ūsuotųjų banginių trendus -
Banginiu_ivairoves_determinantai. Bet geriausiai aprašė ūsuotųjų (Misticeti) banginių trendą atskirai nuo kitų. Tai galima paaiškinti tuo, kad ūsuotieji banginiai naudoja mažesnį grobi nei dantytieji, kuris be to yra žemesnio trofinio lygio. T.y. ūsuotieji banginiai yra stipriau susieti su diatominiais dumbliais trofiniais ryšiais (mažiau tarpininkų). Anksčiau išaiškinti ryšiai tarp banginių įvairovės ir cirkumploliarinės srovės prasidėjimo aplinkui Antarktidą, gali būti paaiškiti toje pačioje bioprodukcijos šviesoje. Ši srovė tiekia didelius kiekius ištirpusio silicio dioksido, kuris yra pagrindinis diatominių dumblių kiautų komponentas. Tokiu būdu, ši srovė yra svarbus biologinį produktyvumą pasaulinio vandenyno mastu didinantis veiksnys.
Taigi, šie du tyrimai praplečia mūsų įsivaizdavimą apie milžiniškų planktoną vartojančių gyvūnų prigimtį. Mes dabar žinome, kad milžiniški filtratoriai atsirado dar jūros periodo vidury (vėliausiai, nors galėjo ir anksčiau), vėliau jų beveik (gal ir visiškai) nebuvo po K - Pg masinio išmirimo ir jie vėliau reradijavo keliose stuburinių grupėse. Taip pat, mes galime teigti, kad vienas iš svarbiausių veiksnių nulemiančių jų įvairovės lygį - tai vandenynų produktyvumas, kuris savo ruožtu yra didele dalimi kontroliuojamas tektonikos ir klimato.
Nuorodos G-moksluose apie jūrinių stuburinių makroevoliuciją:
Veiksniai nulėmę išgyvenamumą per Kreidos - Paleogeno masinį išmirimą [3 PNAS straipsniai]
Moa ir banginių filogenijos bei šių grupių sąsajos su žemės geologine istorijaMezozojaus jūrinių roplių makroevoliucija - įvairovė ir lyčių determinacija
Nuorodos: Friedman Matt, Kenshu Shimada, Larry D. Martin, Michael J. Everhart, Jeff Liston, Anthony Maltese, and Michael Triebold. 100-Million-Year Dynasty of Giant Planktivorous Bony Fishes in the Mesozoic Seas. Science 19 February 2010: 990-993. -
Straipsnis "Science" žurnale apie planktonėdžių milžiniškų žuvų liekanų radimą ir jų žinomo gyvavimo laikotarpio praplėtimą. Ir
SOM - papildoma informacija prie straipsnio.
Marx Felix G. and Mark D. Uhen. Climate, Critters, and Cetaceans: Cenozoic Drivers of the Evolution of Modern Whales. Science 19 February 2010: 993-996 -
Straipsnis "Science" žurnale apie banginių evoliucijos varomuosius mechanizmus. Ir
SOM - papildoma medžiaga prie straipsnio.
Cavin Lionel. On Giant Filter Feeders. Science 19 February 2010: 968-969. -
Apžvalginis straipsnis "Science" žurnale apie du tyrimus apie milžiniškus jūrinius filtruotojus "Science" žurnale.
New Giant Prehistoric Fish Species Found Gathering Dust in Museums -
Populiarus straipsnis "Wired" blogų sistemoje apie milžiniškų planktonėdžių mezozojaus žuvų atradimą.
Link Between Marine Algae and Whale Diversity Over Last 30 Million Years, Study Finds -
Straipsnis "Science Daily" tinklapyje apie banginių biodiversifikacijos sąsajas su diatominių dumblių biodiversifikacija.
--
AS