Kiautavėžiai paleontologams gali suteikti daug naudingos informacijos apie praeityje vykusius procesus, iš kurios galima numanyti ir ateities tendencijas. Nors ši gyvūnijos klasė Lietuvoje dar mažai tyrinėta, Vilniaus universiteto (VU) Chemijos ir geomokslų fakulteto, Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) ir Tartu universiteto mokslininkai ėmėsi unikalaus didelės apimties tyrimo, kuriuo siekė išsiaiškinti, kaip ji prisitaiko prie kintančių aplinkos sąlygų ir kokį poveikį šie pokyčiai daro ekosistemoms. Kokie rezultatai buvo gauti ir kodėl reikia tyrinėti gyvūnų, gyvenusių prieš 428 milijonus metų, fosilijas, pasakoja pagrindinė tyrimo bendraautorė paleontologė dokt. Simona Rinkevičiūtė.
Geologiniai atradimai padeda geriau suvokti ekosistemų pokyčius
Kiautavėžiai, arba ostrakodai, – tai viena iš pačių archajiškiausių vėžiagyvių grupių pasaulyje. Šiuo metu jie egzistuoja beveik visose vandens ekosistemose, sudaro stambesnių plėšrių organizmų, tokių kaip žuvys, mitybos pagrindą, o atsirado gyvūnų evoliucijos aušroje ordoviko periode prieš 450 milijonų metų. Dėl šios priežasties kiautavėžiai dar kartais vadinami „gyvosiomis fosilijomis“.
Anot dokt. S. Rinkevičiūtės, dėl to, kad turi kietus mineralizuotus kiautelius, kiautavėžiai puikiai išlieka paleontologiniame metraštyje ir gali būti naudojami įvairių epochų evoliuciniams ir ekologiniams pokyčiams suprasti. Kadangi morfologija ir ekologija išliko gana konservatyvi per visą jų egzistavimo laiką, jie yra tarsi biologinių pokyčių „termometrai“, leidžiantys suprasti dramatiškus praeities įvykius.
Londono geologijos draugijos žurnale „The Journal of the Geological Society“ mokslininkų grupės paskelbas tyrimas „Kiautavėžių bendrijų dinamika Muldės/lundgreni įvykio metu: rūšinės įvairovės ir bendrijų sudėties modelių palyginimas“, atliktas išnagrinėjus daugiau nei 23 tūkstančius mikroskopinių fosilijų. Dokt. S. Rinkevičiūtė pasakoja, kad toks tyrimas iš dalies buvo lošimas – kadangi Lietuvoje panašiomis temomis tyrimai buvo atlikti seniai ir nedidelės apimties, mokslininkai nežinojo, ar apskritai ką nors atras. Tačiau 23 tūkstančiai atrastų fosilijų paleontologams yra milžiniškas kiekis, tad lūkesčiai pasiteisino su kaupu.
Patys mėginiai tyrimui buvo paimti iš Vievyje esančios kerno saugyklos, priklausančios Lietuvos geologijos muziejui. „Mėginiai imami iš skirtingo gręžinio gylio, maždaug 1 metro intervalais, ir kiekvienas mėginys atitinka skirtingą amžių. Mūsų mėginiai buvo paimti iš maždaug 1 km gylio silūro periodo Gėluvos-118 gręžinio Vidurio Lietuvoje, yra iš 1–2 milijonų metų senumo laikotarpio, vadinamosios gilių vandenų zonos“, – aiškina dokt. S. Rinkevičiūtė.
Surinktus mėginius reikia dezintegruoti – švelniai suskaldyti. „Ostrakodai turi kalcio karbonato geldeles, tad negalima naudoti nei rūgščių, nei šarmų. Mėginio skaldymas vyksta naudojant sodos tirpalą ir yra labai ilgas procesas. Kietą uolieną sudarančios dalelės atsipalaiduoja, nes sodos tirpalas ją veikia tarsi muilas – padeda atsikabinti ir išsiplauti pačioms smulkiausioms dalelėms. Tarp didesnių dalelių yra ir fosilijos. Išsijojus medžiagą sietais, galiausiai pasitelkiant į pagalbą mikroskopą jos išrenkamos“, – apie tyrimo procesą pasakoja mokslininkė.
Muldės išmirimo įvykis – dramatiškas ir efemeriškas tuo pat metu
Pasirinktas tyrimo laikotarpis – silūro periode vykęs Muldės įvykis – ypatingas tuo, kad vandenyno dugne susidarė vadinamoji anoksija – sąlygos be deguonies. Tai reiškia, kad ten gyvenusiems gyvūnams sąlygos pasikeitė, daug rūšių išmirė. „Kalbant būtent apie ostrakodus – jų bendrijos persitvarkė, labai greitai prisitaikė prie pokyčių ir dar labiau suklestėjo, todėl man pavyko tiek daug jų rasti“, – sako dokt. S. Rinkevičiūtė.
Statistinė analizė parodė, kad Muldės išmirimo impulsas geologiniuose laiko tarpuose buvo labai trumpas, apie 30–40 tūkstančių metų. „Nors kiautavėžių visame tirtame Gėluvos-118 gręžinio pjūvyje yra labai gausu, jų liekanų visiškai nebeaptinkama viename bandinyje, atitinkančiame Muldės išmirimo horizontą. Tačiau po šio visiško dingimo jų vėl tampa labai daug vos po kelių dešimčių tūkstančių metų, o jų įvairovė netgi padidėja. Tai reiškia, kad aplinkos stresas, kuris veikiausiai buvo sukeltas vandenynų anoksijos, buvo labai stiprus, bet trumpalaikis. Jeigu tyrimas būtų atliktas mažesne raiška, šio regioninio kiautavėžių dingimo įvykio būtų galima net nepastebėti“, – pabrėžia mokslininkė. Tokie atradimai yra itin svarbūs, nes parodo aukštos raiškos tyrimų reikšmę aiškinantis fizinių pasaulio pokyčių poveikį ekologinėms transformacijoms.
Be to, atlikdami tyrimą mokslininkai siekė pamatyti ne tik tai, kaip vietos aplinka formuoja buveinių gyvenimą, bet ir tai, kokią įtaką joms padarė astronominiai reiškiniai. „Tam tikri cikliškumai – priklausomumas nuo Mėnulio ir Saulės, Žemės ašies polinkio, sukimosi elipsės pokyčių – taip pat svarbūs. Dideli procesai tarp planetų daro įtaką ir vandens lygiui, dėl to vyksta pokyčiai ir gyvūnams, kurie tame vandenyje gyvena. Visi šie procesai yra labai glaudžiai susiję, todėl tirdami įvairias gyvūnų grupes galime atsekti, kas vyko pačiose ekosistemose“, – aiškina dokt. S. Rinkevičiūtė.
Įdomu tai, kad kiautavėžių bendrijų perėjimai tarp skirtingų taksonominės sudėties būsenų įvykdavo šuoliškai ir šis šuoliškumas buvo fiksuojamas visuose nagrinėtuose laiko tarpuose. Anot paleontologės, šis tyrimas patvirtino vadinamąjį „besitaškančio kibiro“ ekologinių ir evoliucinių pokyčių modelį: „Šis modelis teigia, kad pokyčiai įvyksta diskrečiais žingsniais, kai išoriniai varomieji veiksniai peržengia ekosistemų vidinio atsparumo ribas ir šios ekosistemos turi persitvarkyti ir įgyti naują ilgalaikį stabilumą. Maži poveikiai nulemia grįžtamus pokyčius ir ilgalaikį bendrijų sudėties sąstingį, tuo tarpu dideli pokyčiai veda į naują negrįžtamą būseną, panašiai kaip mažai įsiūbuotame kibire vanduo pabanguoja ir grįžta į ramybės būseną, bet jei kibiras yra įsiūbuojamas labai stipriai, vanduo išsilieja ir kibire vandens lygis tampa žemesnis.“ Pasak dokt. S. Rinkevičiūtės, toks tyrimas suteikė stiprių įrodymų šiai fundamentaliai biologinių pokyčių teorijai.
Anot mokslininkės, ekosistemų stebėjimas padeda ne tik geriau suvokti praeities procesus, bet ir jų pagrindu daryti ateities prielaidas. „Ostrakodai yra siaura grupė, bet galima tai pritaikyti ir kitiems bentosiniams organizmams, pavyzdžiui, dvigeldžiams, moliuskams, kitai rūšiai arba grupei, gyvenančiai panašioje ekosistemoje, ir iš praeities atsikartojimų numanyti ateities tendencijas, – sako paleontologė. – Aišku, būna tokių veiksnių, kurių numatyti negalima, pavyzdžiui, žmonių įtaka. Tačiau žinome, kaip buvo natūraliai praeityje be mūsų, ir galime išskaičiuoti, kokią įtaką padarome mes.“
Tyrimo autoriai – VU mokslininkai dokt. Simona Rinkevičiūtė, dokt. Robertas Stankevič, prof. Sigitas Radzevičius, prof. Andrej Spiridonov, Fizinių ir technologijos mokslų centro vyresnysis mokslo darbuotojas Andrius Garbaras, Tartu universiteto (Estija) prof. Tõnu Meidla. Tyrimas buvo remiamas Lietuvos mokslo tarybos projekto S-MIP-19-15 „Silūro periodo ekosistemų sąranga ir griūtis – bioįvairovės išlikimas ekstremalaus klimato sąlygomis“ lėšomis.