Kambrická exploze pod drobnohledem - Ichnofosilní rozmanitost z počátku fanerozoika

Stejně jako vymírání, v historii života na Zemi se objevují události nesmírné změny počtu tehdejších druhů, ale v případě tzv. evolučních explozí nebo radiací jde o jejich navýšení namísto snížení. Vlastně spolu oba děje úzce souvisejí, protože po valné většině vymírání se většina zbývajících druhů snažila zaplnit prázdná místa v paleoekosystémech přirozeným tempem evoluce. Ačkoliv jich ve fosilním záznamu nacházíme více, například v době spodního karbonu nebo po vymírání na konci křídové periody, patrně nejslavnější z nich se nachází v době raného fanerozoika a počíná před zhruba 541 až 540 miliony let ve spodním kambriu. Tehdy nacházíme ve fosilních vrstvách rozsáhlá nová společenství organismů a to zcela nových, množství z nich má také nově pevnou schránku, kterou u jejich prekambrických/proterozoických obdob nenalézáme. Po celé kambrium zanikaly a znovu se objevovaly zcela nové druhy živočichů i jiných životních forem a přestože o nich víme převážně z fosilií jejich těl, podobně jako v jiných je i v tomto případě poměrně dobře jasné, že nám stále ještě mnoho informací uniká a to i přes studium hornin a celkové geologie tehdejších hornin. Objevy z posledních let nám znalosti o nich ovšem zlepšují a předkládají před nás zajímavé otázky, na které se zatím obtížně hledají odpovědi. Jisté je, že v určitých podobách pokračoval nástup nových druhů organismů prakticky po celé kambrium a měl možná i přesah do následujícího ordoviku. Jeho aspekty v tuto dobu popisuje nová studie mezinárodního paleontologického týmu zkoumající ichnofosilie zanechané v tuto dobu na mořském dně. Podobně jako ootaxony či jiné fosilie po pohybu organismů, rozšiřují naše povědomí o podobě tehdejší fauny a to i té, jejíž měkká těla se v neideálních podmínkách nemohla vědeckému světu dochovat.

Jedním ze zvláštních a pravděpodobně i do jisté míry nebezpečných zástupců kambrické fauny, která se vyvinula po kambrické explozi života ve spodní fázi tohoto geologického útvaru, byl i kanadský příbuzný současných ploutvenek (Chaetognatha) z rodu Capinatator. Jeho čelisti upoutaly paleontologickou pozornost před 3 lety, jeho velikost okolo 10 centimetrů sice nebyla nijak zvlášť velkou, ale na poměry kambrických organismů patřil k těm větším. Evoluce si na počátku kambria vybrala velice rapidní tempo a jeho známky jsou vidět nejen v podobě fosilií tohoto a dalších organismů, ale i ve známkách jejich pohybu v sedimentech. Kredit: Masato Hattori, převzato z Pinterestu

Kambrická exploze je často označována jako první evoluční radiace v historii života na Zemi, kdy se objevují organismy s pevnou schránkou nebo exoskeletem obecně. Je nesporné, že se v tuto dobu masivně začínají vyskytovat nové druhy živočichů a naproti formám života, které se vyskytovaly v předchozím svrchním proterozoiku, se už u nich nevyskytují pouze měkká těla a také tyto nové kambrické druhy začaly na počátku tohoto geologického útvaru pociťovat i vzájemnou konkurenci a predaci mezi jednotlivými z nich (v době ediakaru či ediakarské fauny nejsou důkazy o tomto procesu zatím průkazné). Rozsáhlá evoluční radiace způsobila jednoduše vlastně revoluci ve vývoji pokročilých organismů, objevila se u nich tvrdá těla nebo jiné schránky, adaptace pro aktivní lov nebo také pasivní obranu a celkově můžeme jednoznačně říct, že právě toto výrazně přispělo k fosilizaci jejich těl a dochování do současných dob. Naštěstí pro vědecký svět, některé ekosystémy dovolily fosilizaci i těl měkkých organismů nebo menších živočichů a řadí se mezi ně některá kanadská, čínská nebo americká naleziště, a mezi nimi se také zachovaly i některé další důležité pozůstatky po pohybu někdejších forem života. Jak dokázal už tento rok ve výzkumu prehistorického života i paleoekosystémů nabídnout, stopy po pohybu organismů v dobách minulých jsou stejně tak důležitým prvkem pro výzkum jeho samotného.

V době rozsáhlé diverzifikace mezi spodním kambriem a středním ordovikem se na i pod mořským dnem objevilo mnoho různých druhů a právě jejich ichnofosilie analyzoval paleontologický tým pod vedením pracovníků ze Saskatchewanské univerzity, hlavním autorem studie shrnující jejich výzkum je paleobiolog Luis Buatois. Podle jeho slov je tato práce shrnutím přes 20 let trvajícího výzkumu geologických formací z inkriminované doby na každém kontinentu, jejím účelem je zhodnotit výzkum živočichů a jiných forem organismů, kteří měli těla příliš jemná na dochování nebo nebyly k jejich dochování ideální podmínky.

Už od doby svrchního proterozoika existuje ve fosilním záznamu několik až několik desítek ichnotaxonů a vzhledem k povaze tehdejší mořské fauny, u většiny z nich nelze s jistotou určit, jaký organismus je zanechal (Archaeichnum, Palaeopaschichnus aj.). Postupem kambria ovšem můžeme sledovat rozvoj podobných útvarů a budování systémů útesů, naštěstí doplněný fosilní záznam alespoň u některých dovoluje určit, který živočich je zanechal, či ze které skupiny byl.

Autoři studie shromáždili množství zajímavých údajů a jejich práce naznačuje, právě evoluční expanze organismů a životních forem tvořících nory, tunely a jiné chodby pod povrchem mořského dna mohla vytvořit ideální podmínky pro rozvoj členovců (Arthropoda) jako trilobitů (Trilobita), ramenonožců (Brachiopoda) nebo měkkýšů (Mollusca) tvořících nižší příčky potravní kambrické pyramidy a tím pádem i prostor pro evoluci větších dravců jako byl poměrně dobře známý Anomalocaris.

Výzkum zanechaných stop po pohybu ukázal nebývalou aktivitu jejich původců, podle autorů jde o poměrně dobrý důkaz nejen rozmanitosti někdejší fauny v době mezi kambriem a ordovikem, ale také dobře dokládá, že aktivita na mořském dně byla již tehdejší dobou v poměrně značném rozsahu. Nalezené zkamenělé dráhy ukázaly pravděpodobný důvod, proč takto masivní diverzifikace začala - existuje zde v průběhu kambria zhruba 20 milionů let trvající mezera oddělující první nalezené dráhy, zkoumané v této studii, a fosilie organismů. Pravděpodobně tedy scénář tohoto byl takový, že aktvita organismů objevujících se na začátku tohoto geologického období dokázala vytvořit více vhodných podmínek pro "norující" druhy a ty následně zase dokázaly pomoci této fauně celkově.

Ačkoliv byla kambrická moře v mnoha ohledech na několika místech světa (Rusko, Čína, Spojené státy, Velká Británie, Česká republika, Austrálie, Švédsko nebo Kanada) plná života, patrně existovaly plochy zemského povrchu a přesněji moří a oceánů, ve kterých důsledkem odlišného chemického složení vody a podloží nebo jiného mořského proudění život existoval v poněkud skromnějších společenstvích. Nelze ovšem popřít, že v kambriu existuje nezvykle velký počet nalezišť s velkým počtem nejméně dobře zachovalých fosilií - lagerstätte.

Právě mezi těmito geologickými formacemi s obsahem fosilií ve velmi dobrém stavu zachování a chodbičkami či tunely pod povrchem mořského dna existuje, podle autorů, souvislost.

Stavy anoxie, tedy nedostatku kyslíku v mořských vodách, znemožňující rozvoj velkých společenství živočichů i jiných organismů byly pravděpodobně postupně tlumeny právě aktivitou prvních mnohoštětinatých červů (Annelida), hlavatců (Priapulida) a jiných organismů tvořících chodby v sedimentu a tím ho narušovaly. V tomto bodě tedy mohly tyto i jiné životní formy výrazně dopomoci k utvoření ekosystémů kambrických moří takových, jaké známe z fosilního záznamu.

Pro shrnutí aspektů, kterými se studie zabývala, aktivita mořských bezobratlých v době spodního až středního kambria s pokračující tendencí do ordoviku ukázala, že v době jejich aktivity ve vrcholném stupni hráli roli při obohacování ekosystémů o důležité látky jako kyslík a tedy umožňovaly nejen rozvoj fauny ve vodách, ale zároveň docíili i evoluce dalších organismů, které se dostaly do jejich nik a ve stejných aktivitách pokračovali. Jejich celosvětové, kosmopolitní rozšíření umožnilo rozvoj této fauny po všech tehdejších mořích a ichnofosilie z této doby to dokazují. Kambrická exploze tedy možná měla do jisté míry samoudržovací tendenci, vývoj fosoriálních forem organismů pomohl k jejímu udržení a následná evoluční radiace k vývoji dalších organismů se stejným životním stylem.