Морской планктон демонстрирует пороговую реакцию вымирания на Неогеновое изменение климата

(Марат Хамидуллин, «Мензеля-информ»). Одна значительная группа зоопланктона, радиолярия, претерпела резкое снижение видового богатства высоких широт, вызванное экологической реорганизацией в позднем Неогене, время усиленного полярного охлаждения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Они обнаружили, что большинство (71%) пораженных видов не переселились в более теплые низкие широты, а вымерли. Это указывает на то, что некоторые виды планктона не могут отслеживать оптимальные температуры в глобальном масштабе, как это предполагается экологическими моделями; вместо этого сообщества подвергаются реструктуризации и вымиранию, как только превышаются локальные экологические пороги. Эта закономерность предупреждает о глубокой потере разнообразия высокоширотных радиолярий в ближайшем будущем, что может иметь каскадные последствия для океанической пищевой сети и углеродного цикла.

Многочисленные экологические модели предсказывают неизбежные сдвиги в географическом распределении морского планктона из-за изменения климата, но не полностью учитывают риск глобального вымирания. Глобальное похолодание за последние 10 миллионов лет, согласно этим моделям, заставило бы полярные виды планктона двигаться к экватору, чтобы сохранить свою предпочтительную среду обитания. В подтверждение этого палеонтологические исследования морских отложений выявили значительные изменения в структуре сообществ и снижение видового богатства (~35% видов) среди высокоширотных Полицистин, вездесущей группы микрозоопланктона, которые,как известно,вносят важный вклад в океанические экосистемы и геохимические циклы. Однако без сопоставимых данных о низких широтах до сих пор было невозможно определить, было ли снижение разнообразия в высоких широтах вызвано сокращением ареала и миграцией, а не постоянным глобальным вымиранием.

Радиолярии - это морской микрозоопланктон, который составляет значительный компонент океанической биомассы,экспортирует углерод в глубокие океаны, вносит свой вклад в глобальный кремниевый цикл и входит в число наиболее генетически разнообразных кладов в фотической зоне. Несмотря на недавние достижения в нашем понимании, чувствительность радиолярий к климату и видовое богатство плохо изучены. Всемирный регистр морских Видов сообщает в общей сложности о 417 описанных живых радиолярных видах, и глобальная биогеография из них была изучена. Однако эти значения, вероятно, значительно занижены, учитывая, что молекулярный анализ ДНК показывает 1000 поликристаллических радиолярных таксонов только в фотических зонах океанов. Хотя часть этого генетического разнообразия может быть объяснена загадочными видами, общепризнано, что мы имеем исключительно плохое понимание радиолярного видового богатства и экологии по сравнению с родственными группами, такими как планктонные фораминиферы. Не имея надежных оценок прошлого и настоящего видового богатства радиолярий, мы до сих пор не смогли точно определить, как эта жизненно важная группа планктона реагировала на климат в прошлом, или предсказать последствия антропогенных изменений в будущем.

Радиолярии и многие другие группы голопланктона имеют необычайно простую глобальную биогеографию. Подавляющее большинство морфоспецифических видов распределено по циркумглобальным широтным полосам, которые приближаются к глобальным планктонным биомам первого порядка. Многие радиолярные виды (за исключением некоторых форм, несущих фотосинтезирующие симбионты) не нуждаются в солнечном свете, и их распределение, как правило, зависит, помимо границ водной массы океана, от вертикального потока пищи в поверхностных и промежуточных водах. Один вид может существовать на нескольких глубинах в зависимости от широты, в явлении, известном как изотермическое погружение. Поскольку термохалинная циркуляция приводит в движение холодные субполярно-умеренные водные массы под теплыми стратифицированными водами тропиков, некоторые радиолярные виды, встречающиеся вблизи поверхности в средних и высоких широтах, как известно, следуют изотермическим путям в промежуточные и абиссальные водные глубины в низких широтах. Считается, что изотермическое погружение играет значительную роль в составе радиолярных фаун низких и средних широт, внося 20-30% видового запаса. Таким образом, хотя радиолярная биогеография обычно подразделяется на широтные провинции (эндемичные полярные, среднеширотные и тропические) в поверхностных водах (~0-200 м), существует определенная степень латеральной связности между ними на глубине. Продольные градиенты в обилии видов обычны, но истинная эндемичность биома в пределах широты чрезвычайно редка. Таким образом, данные из одного разреза могут в принципе дать разумную аппроксимацию встречаемости и богатства радиолярных видов с течением времени во всем данном биоме.

Ископаемое тропическое радиолярное видовое богатство для позднего неогена–позднего никогда не было полностью исследовано; насколько известно, оно было оценено только на основе обобщений литературы, которая сосредоточена в основном на общих видах и биостратиграфических маркерных таксонах. Исследование использует исчерпывающий подход для регистрации (почти) всех сохранившихся видов. Радиолярии морфологически разнообразны и включают в себя множество редких и мелких видов (~50 мкм). Эти факторы затрудняют захват их полного видового богатства с помощью традиционных протоколов подсчета и просеивания, которые основаны на фиксированном количестве нескольких сотен экземпляров выбранных общих видов на выборку (для изучения палеоэкологических условий, полученных из состава ассамбляжа) и грубых (63 мкм) сетчатых ситах. Однако крайне важно, чтобы небольшие или редкие виды были включены в перепись, поскольку они могут представлять рефугиальные популяции полярных видов, которые сдвинули свои ареалы к экватору во время позднего неогенового похолодания.