Moksliniame žurnale „Earth and Environmental Science Transactions of the Royal Society of Edinburgh“ VU ir Karltono universiteto mokslininkai atskleidė ilgai paleontologus kamavusią paslaptingųjų graptolitų žiedų paslaptį. Paskelbtame straipsnyje „Vėlyvojo silūro monograptidų (Graptolithina) dinaminė ekofenotipija“ (angl. Dynamic ecophenotypy in the late Silurian Monograptidae (Graptolithina) https://doi.org/10.1017/S1755691021000402) mokslininkai pateikė įrodymų, kad paslaptingų išnykusių jūrinių kolonijinių gyvūnų graptolitų žiedų susidarymo mechanizmas gali būti panaudotas rekonstruojant gilios praeities uraganinių įvykių dažnumo pokyčius laike.
Misha Whittinghamas magistrantūros metu VU geologijos programoje vadovaujamas profesorių Sigito Radzevičiaus ir Andrejaus Spiridonovo atliko tyrimus ir kartu išspausdino tris inovatyvius mokslinius tyrimus. Aptariamas tyrimas ir jo rezultatai buvo visiškai netikėti. Nagrinėdami silūro periodo – daugiau nei 425 milijonų metų senumo – išnykusių jūrinių gyvūnų kolonijų sandarą, mokslininkai pastebėjo, kad taip vadinamų zooidų sikulos (išoriniai skeletai) tam tikruose laikotarpiuose pasižymėjo paslaptingais žiedais. Kituose laikotarpiuose tokie žieduotumai visiškai išnykdavo.
Mokslininkai nusprendė šią paslaptingųjų graptolitų žiedų istoriją išnagrinėti sistemiškai ir keliais lygiais. Visų pirma buvo nustatyta, kad žiedai atsiranda skirtingose rūšyse sinchroniškai – tai reiškia, kad žiedų skaičiaus požymis nėra evoliuciškai fiksuotas skirtingose rūšyse o jo skaičiaus pokyčiai yra inicijuojami išoriškai kolonijos atžvilgiu – epigenetiškai. Tai yra dinaminės ekofenotipijos pavyzdys: sandara skiriasi ne dėl genetinių skirtumų, bet dėl vienodo kūno sandaros atsako į išorinius veiksnius. Tačiau kas galėjo ją sukelti?
Tyrimo metu buvo išsiaiškinta, kad graptolitų žiedų buvimai ir nebuvimai bei jų skaičius stipriai siejosi su jūros lygio pokyčiais, sukeltais ilgalaikių astronominių cikliškumų. Žemo jūros lygio būsenos buvo susijusios su žiedų nebuvimu, o aukšto jūros lygio būsenos karštame klimate būdavo žymiai daugiau žiedų viename zooido skelete. Kadangi graptolitai augindavo skeletą jį sekretuodami priauginant pasluoksniui, tapo aišku, kad žiedai nurodo į padidėjusio produktyvumo laikotarpius. Bet kas galėjo sukelti produktyvumo pliūpsnius ir kodėl jie siejosi su aukštu jūros lygiu ir karštu klimatu?
Graptolitų žiedai
Karštame klimate būna aktyvesnis hidrologinis ciklas bei intensyvesni ir dažnesni uraganai ir kitos audros. Stiprūs vėjai sukelia gilųjį bangavimą ir nulemia intensyvų vertikalų vandens masių maišymąsi, kuris, savo ruožtu, nulemia giliuose vandenyse esančių maistinių medžiagų pakėlimą į paviršių – taip vadinamą apvelingą. Maistinių medžiagų pliūpsniai tiek silūro periode, tiek šiais laikais inicijuoja fitoplanktono žydėjimo epizodus. Taip pat esant maisto medžiagų gausai fitoplanktoną sudarantys organizmai būna didesni ir lengviau pagaunami jais mintančių organizmų. Kaip tik tokie dėsningumai yra stebimi ir nagrinėtuose laikotarpiuose analizuojant senovinio planktono liekanas. Pagal mokslininkų surastų dėsningumų sintezę ir iškeltą teoriją, žiedai pas graptolitus užaugdavo dėl to, kad jie nusodindavo organinės medžiagos perteklių jiems maitinantis žydinčiais dumbliais. Kuo klimatas būdavo karštesnis – tuo dažnesni būdavo uraganai ir tuo daugiau jie galėdavo sukelti trumpų maisto prinešimo įvykių ir tuo daugiau galėdavo užauginti žiedų graptolitai.
Atskleistas žiedų graptolitų skeletuose atsiradimo mechanizmas ir jo asociacija su labai specifiniais klimatiniais ir ekologiniais mechanizmais leis ateityje panaudoti žiedų dažnį kaip indeksą tyrinėjant vėjų stiprumus šimtų milijonų metų senumo praeityje.
Tyrimo autoriai – buvęs VU magistrantas, dabartinis Karltono universiteto (Kanada) doktorantas Misha Whittingham ir VU profesoriai Sigitas Radzevičius bei Andrej Spiridonov. Tyrimas buvo remiamas Lietuvos mokslo tarybos projekto S-MIP-19-15 „Silūro periodo ekosistemų sąranga ir griūtis – bioįvairovės išlikimas ekstremalaus klimato sąlygomis“ lėšomis.