Согласно новым данным, то, что доисторические черви и другие беспозвоночные копали грунт на дне океана, вызвало цепочку событий, в результате которых в атмосферу попал кислород. Это помогло дать толчок так называемому Великому ордовикскому событию биодиверсификации, произошедшему примерно 480 миллионов лет назад. 

"Действительно невероятно думать, как такие маленькие животные, которых сегодня даже не существует, могли так глубоко изменить ход эволюционной истории, — говорит старший автор исследования, Майя Гомес из Университета Джонса Хопкинса. — Благодаря этой работе мы сможем изучить химию ранних океанов и по-новому интерпретировать части геологической летописи".

Чтобы лучше понять, как изменения уровня кислорода повлияли на крупномасштабные эволюционные события, Гомес и ее исследовательская группа обновили модели, которые подробно описывают время и темпы увеличения количества О₂ на протяжении сотен миллионов лет. 

Они исследовали взаимосвязь между перемешиванием осадка, вызванным, в частности, роющими червями, с минералом под названием пирит или серный колчедан, который играет ключевую роль в накоплении кислорода. Чем больше его образуется и оказывается зарытым под грязью, илом или песком, тем сильнее повышается уровень О₂. 

Исследователи оценили залежи пирита на девяти участках вдоль береговой линии Мэриленда в Чесапикском заливе, чтобы понять, какие условия сформировались в океане на ранних этапах истории. Участки, где осадочные породы перемешивались на глубину в несколько сантиметров, содержали значительно больше колчедана, чем места, где этого не происходило или процесс затрагивал более глубокие слои почвы.

По словам Гомес, полученные результаты бросают вызов предыдущим предположениям о том, что взаимосвязь между пиритом и отложениями оставалась одинаковой в разных средах обитания и во времени. 

Принято считать, что, поскольку животные перемешивали осадки, зарываясь в дно океана, недавно обнаруженный серный колчедан подвергался воздействию кислорода в воде и разрушался. Этот процесс в конечном итоге предотвратил бы накопление последнего как в атмосфере, так и в океане. Перемешанные отложения рассматривались как свидетельство того, что уровень О₂ оставался стабильным. 

Новые данные показывают, что небольшое количество отложений, оказавшихся в воде с очень низким уровнем кислорода, подвергло бы погребенные пирит, серу и органический углерод его воздействию ровно настолько, чтобы дать толчок образованию большего количества колчедана.

"Условия должны быть подходящими. Необходимо некоторое количество смешивания, чтобы кислород попал в осадок. Но не слишком много, иначе тот  разрушит весь пирит и не будет никакого накопления", — объясняет докторант Университета Джонса Хопкинса и первый автор исследования Калев Хантсоо. 

Когда исследователи применили эту новую взаимосвязь между пиритом и глубиной смешивания отложений к существующим моделям, они обнаружили, что уровень кислорода оставался относительно неизменным в течение миллионов лет, а затем повысился в палеозойскую эпоху, а резкий подъем произошел в ордовикский период.

По словам исследователей, дополнительное высвобождение кислорода, вероятно, способствовало Великому ордовикскому событию биоразнообразия. 

"Всегда возникал вопрос о том, как уровень кислорода связан с моментами в истории, когда эволюционные силы усиливаются и вы видите большее разнообразие жизни на планете, — говорит Гомес. — В кембрийский период также произошло массовое видообразование, но новые модели позволяют нам исключить влияние О₂ и сосредоточиться на других вещах, которые могли стимулировать эволюцию в это время".

Выводы исследователей опубликованы в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.