Tömeges kihalás nyitotta meg az utat a halak előtt

Az Okinavai Tudományos és Technológiai Kutatóintézet (OIST) szakemberei a a Science Advances folyóiratban számoltak be arról a drámai eseményről, amelyben az állkapcsos halak, és velük együtt a gerincesek elszaporodásának lehetőséget biztosított. Az ordovícium és a szilur időszakok határán, 445 millió évvel ezelőtt egy tömeges kihalás során alakult át az élővilágunk, a tengeri fajok 85 százaléka eltűnt.

Azonban egyes halak menedéket leltek, majd túlélőkként megalapozták az állkapcsos gerincesek mai birodalmát. A kutatóknak azt sikerült bizonyítaniuk, hogy e kihalási eseménynek köszönhetően válhattak aztán uralkodóvá az állkapcsos halak.

Meleg éghajlat, sekély tengerek

Az első, kövületekből már ismert halak mintegy 520-530 millió éve éltek, abban az időszakban, amikor a bolygónk élővilága szinte kizárólag a tengerekre korlátozódott, ám ott igazán sokasodott és szaporodott. Ezek a tengerek nagyrészt sekély vizűek voltak, a kialakulóban lévő szuperkontinensek pedig a szárazföldet képviselték.

A Gondwana a déli féltekén ekkor már összeállt, az északi féltekén még több külön kis kontinens volt az óceánban. A szárazföldi élővilág ekkor még csupán egy egészen kevéske májmoha-szerű növény, és néhány kimerészkedő ízeltlábú volt a partok mentén.

Meleg volt a Földön, a mai 14-15 Celsius-fokos globális átlaghőmérséklet helyett akkor 25-26 Celsius-fokos volt a bolygó átlaga, azaz a jelenünknél mintegy 10-11 fokkal volt melegebb. Ekkor még a sarkokon is csak időszakosan tudott némi jég kialakulni, a bolygónk szinte jégmentes volt. A tengerszint a becslések szerint a mainál mintegy 200 méterrel magasabb volt, ez azt jelentette, hogy a kontinensek jó része is víz alatt volt.

A kiemelkedő szárazulatok körül pedig hatalmas kiterjedésű, sekély, 10-100 méteres víztömeg adott kedvező lehetőséget az élővilág fejlődésének. Ember nagyságú tengeriskorpiók, több méteres nautiluszfélék, mészvázas puhatestűek, állkapocs nélküli angolnára emlékeztető konodonták, trilobiták, szivacsok éltek e meleg tengerekben. Köztük szinte észrevétlenül húzódtak meg az állkapcsos halak.

Kihalási dráma két felvonásban

Azonban, ahogy minden jónak, egyszer ennek is vége szakadt. 445 millió évvel ezelőtt az időközben a déli sarkvidékre sodródott Gondwana területén gleccserek kezdtek kialakulni, majd egyre nagyobbra nőttek. Ez pedig azzal is együtt járt, hogy a jégtakaróhoz szükséges víz eltűnt az óceánból. Csökkenni kezdett a tengerszint, és megszűntek azok a kedvező élőhelyek, amelyek a kontinensek körüli, korábbi sekély tengerekben voltak.

Ez vezetett el ahhoz, a korabeli élőlények számára rendkívül kellemetlen eseményhez, amit az öt nagy tömeges kihalás egyikeként tartunk ma számon. A kihalási időszaknak pár millió év múlva ráadásul volt egy második felvonása is, amelyben a hőmérsékleti tendencia megfordult, a melegedéstől megolvadt a jégtakaró. Ekkor az időközben hideghez alkalmazkodott létformák pusztultak ki a meleggé váló, oxigénszegény vízben.

A kutatók most 200 évnyi, késő ordovíciumi és kora szilur időszaki őslénytani adatot elemeztek, mintegy újraépítve ezek adatbázisát. Ez az egységes adatbázis korábban gyakorlatilag hiányzott, így számos őslénytani eseményt, evolúciós lépést nem igazán lehetett elhelyezni időben és térben. A sorrendbe állított ősmaradványok alapján most felvázolták, milyen is lehetett a korabeli ökoszisztéma azokon a helyeken, ahol a kihalást túlélt csoportok meghúzták magukat.

Ez alapján azután már bizonyítani tudták, hogy a késő ordovíciumi kihalási hullám közvetlen hatására fokozatosan, ám drámai mértékben megnőtt az állkapcsos halak sokfélesége. Az változás iránya egyértelmű volt: a kihalási esemény epizódjai ahhoz vezettek, hogy néhány millió évvel később felgyorsult az újabb és újabb fajok kialakulása.

Menedékekből betöltetlen állásokba

A kutatók az adatok segítségével követni tudták az egyes állatcsoportok földrajzi mozgását, s ezáltal tudták azonosítani azokat a menedékeket, ahol a kihalási hullámok során a túlélők biztonságban érezhették magukat.

Kiderült például, hogy a mai Dél-Kína területén tűntek fel az első, a mai cápák rokonságát képviselő halak, amelyek után kövületek is maradtak vissza. Az állatok e menedékekben fejlődtek, és évmilliókra volt szükség ahhoz, hogy aztán a nyílt óceánon át máshova is elterjedhessenek.

A vizsgálatok alapján az állkapcsosok egy olyan, megüresedett ökológiai fülkét tölthettek be, ahonnan a kihalási hullámban eltűntek a korábbi, állkapocs nélküli gerincesek. Mivel számtalan efféle „betöltetlen állás” volt, ezért is tudtak az állkapcsosok aztán olyan sokfélévé válni, igen rövid idő alatt. A folyamat hasonló volt ahhoz, amit a Darwin-pintyek is átéltek a Galápagos-szigetek meghódításakor.

A kihalási hullámban az állkapocs nélküliek közt is voltak túlélők, amelyek más helyszíneken találtak menedéket. Ezek is fejlődtek, sokasodtak, majd a következő mintegy 40 millió év során uralták is a tengereket. Számos formájuk zátonylakó halakká vált, egészen különös felépítésű szájszervekkel. Az azonban mindmáig kérdéses, hogy végül miért is az állkapcsosok váltak uralkodóvá a túlélő csoportok közül. Az állkapocs nélkülieket ma az ingolák és a nyálkahalak képviselik, az állkapcsosokat pedig mintegy 70 ezer faj.

A kutatók afféle reszetelésként, újraindításként értékelték a késő ordovíciumi kihalási eseményt. A kihalt konodonták és a kihalt ízeltlábú csoportok helyét a korai gerincesek töltötték be és a korábbihoz hasonló ökológiai szerkezetet építettek – persze már új fajokkal. A paleozoikum (541-252 millió éve) kihalásai során ez aztán még máskor is megismétlődött.

A kutatók a mostani, számos szempontot összegző vizsgálatokkal vissza tudtak nyúlni a túlélőkhöz, azaz a jelenkorunk fajainak őseihez. Megmutatták, hogy az ökoszisztémák újraépítették magukat a nagy környezeti átalakulások után. Segítenek megválaszolni a kérdést, hogy miként is alakult ki az állkapocs, és végül miként válhattak uralkodókká az állkapoccsal rendelkező gerincesek.