TEMA BROJA

Dr Gordana Jovanović

Bogatstva i tajne drevnih okeana / Bujanje života

Najveća riznica ikad

U odnosu na vremenski period kada se pojavio prvi život, ljudska vrsta je veoma mlada. Iako nije svedok većine događaja bitnih za razvoj Zemlje, čovek je jedina vrsta na ovoj planeti koja proučava druge, rekonstruiše i opisuje događaje iz perioda dugog više od četiri milijarde godina, ali i pokušava da predvidi one koji tek treba da se odigraju..

Među najvažnije teme savremenih naučnika iz oblasti paleontologije i biologije spadaju paleobiodiverzitet i biodiverzitet, odnosno pručavanje raznovrsnosti i rasprostranjenosti organizama drevnih i današnjih ekosistema. Što se tiče fosilnih organizama, proučavanja su dosta otežana jer se nisu svi sačuvali u fosilnom stanju - do 62 % je zauvek izgubljeno. Samo za morske školjke se zna da od 1.292 današnjih poznatih rodova i podrodova, 308 nisu nađeni u fosilnom obliku. Za to postoje mnogi razlozi: neki taksoni još nisu otkriveni, neki nisu dobro identifikovani, neki su predstavljeni malim ili tankim i lako lomljivim ljušturama, neki mogu biti uništeni prilikom preparisanja. Pored toga mnoge vrste liče na juvenilne forme svojih većih rođaka.

Kad kažemo okean, obično mislimo na velike i nepregledne površine pokrivene vodom u kojima su se desetinama i milionima godina odvijali različiti procesi koju su uticali ne samo na život morskih organizama, već i na organizme na kopnu. Dno dubokog okeana nije podvodna pustinja, a njegove stene čuvaju neverovatne zapise o istoriji okeana i životu koji se razvijao u njima. Ono je bogat izvor informacija za sve koji su zainteresovani za razumevanje prošlosti, sadašnjosti i budućnosti naše planete. Staništa ili mesta na kojima živeli organizmi direktno su oblikovana ovim procesima. Dubina vode, tip stena na morskom dnu, oblik obala i mnoge druge karakteristike uticali su na bogatstvo, sastav, rasprostranjenje i način života organizama, slično životnim zajednicama savremenih mora i okeana. Uslovi života koji su se, tokom geološke prošlosti, stalno menjali uzajamno su bili povezani sa načinom života organizama. Dosadašnji fosilni nalazi nam govore o vrlo bogatom životu u morima i okeanima, koji u najmlađim vremenskim razdobljima veoma podseća na današnje.

Jedan eon do evolucije

Kao rezultat duge evolucije, danas na Zemlji imamo bogat biodiverzitet. Život je započeo pre skoro 4 milijarde godina i od tada se stalno razvijao; najpre se pojavio samo u vidu jednoćelijskih organizama. Proterozoik obuhvata neke od najdramatičnijih promena u istoriji Zemlje i života, uključujući evoluciju i zračenje eukariota, poreklo eukariota i nastanak biomineralizacije, tj. prvih skeleta, evoluciju metazoa, promene u oksidacionom stanju atmosfere i okeana kao i dva glacijalna događaja. Promene tokom proterozoika su rekonstruisane kroz širok spektar geohemijskih i sedimentoloških podataka, dok je istorija života tumačena isključivo na osnovu fosilnog zapisa i molekularnih satova, odnosno tehnika koje se koriste u molekularnoj evoluciji za procenu vremena specijacije (nastanka vrsta) ili evolucijske radijacije (diverzifikacije organizama u mnoštvo novih oblika). Sve ukazuje da je život pre kambrijuma, na nekadašnjem okeanskom dnu, bio vrlo primitivan, a evolucija je tokom proterozika bila veoma spora jer je dugo “čekala” da se promene uslovi za život. Kad su, sa porastom nivoa kiseonika u okeanima, poboljšani uslovi, počela su se razvijati sve složenija bića.

Raznovrsnost drevnih okeana - gubitnici i dobitnici

 
Otkriće “ediakara” faune, prvih većih složenih životinja bez čvrstih skeleta ili sa samo tankim organskim slojem, koje su se pojavile pre kambrijumske eksplozije, uputilo je neke istraživače na zaključak da su izazvale “eksploziju” života u kambrijumu. Prema drugima, “ediakara” je bila samo još jedan eksperiment evolucije koji se završio izumiranjem. Nastanak mineralizovanih skeleta u kambrijumu predstavlja početak pojava predstavnika različitih grupa sa čvrstim skeletom koji im je omogućio da ostavljaju materijalne tragove u podlozi nakon smrti. Bio je to jedan od najvažnijih vidova evolutivnih inovacija. Nakon toga usledio je razvoj različitih grupa organizama.
Poznati fosilni zapis sadrži oko 250.000 vrsta, većina su izumrle. Fosilne vrste su grupisane u oko 35.000 rodova i oko 4.000 porodica. Oko četvrtine porodica još uvek žive. Preovlađuju oblici višećelijskih organizama iz poslednjih 600 miliona godina. Iako ih je zadesilo nekoliko masovnih izumiranja koja su dovela do gubitka raznovrsnosti, prema nekim mišljenjima ovaj gubitak tj. smanjenje raznovrsnosti je opalo za više od tri četvrtine. Izumirale su uspešnije grupe, tj. grupe koje su dostigle maksimalnu raznovrsnost, bile su ekološki tolerantne i rasprostranjene širom sveta, dok su manje uspešne preživele, oporavile se i kasnije doživele diverzifikaciju.

Glasnici iz dubina

Na osnovu dosadašnjih saznanja, kako za današnja tako i za drevna mora i okeane, možemo tvrditi da predstavljaju vrlo raznovsna staništa, čak i u sredinama dubokim nekoliko hiljada metara, za koje mnogi misle da nemaju nikakvih uslova za život. Ipak i u ovim dubinama otkrivene su bogate oaze života sa crvima neobičnog i zastrašujućeg oblika, raznim rakovima i velikim školjkama. U ovako nepristupačnim sredinama je uspostavljen poseban vid odnosa između različitih vrsta (simbioza), kao što su hemo-sintetičke bakterije i beskičmenjaci, gde najmanje jedna vrsta ima korist od druge.
Simbiotski odnosi uključuju dve različite vrste organizama koje su međusobno u fizičkom kontaktu, u prirodi su danas dosta česti. Konstatovana je i simbioza kod fosilnih organizama sa čvrstom ljušturom. Nedavno je, u nalazištu fosila iz Kine (pre oko 520 miliona godina), pronađen jedan od najstarijih primera dve vrste beskičmenjaka bez ljušture koje žive zajedno u simbiotskom odnosu. Radi se o velikim savijenim crvima unutar kojih je sačuvano više malih, za koje se najpre mislilo da su u pitanju odrasle i mlade jedinke iste vrste. Pažljivom analizom pod mikrioskopom, ustanovljeno je da su veliki i mali crvi različite vrste između kojih su najverovatnije postojali simbotski odnosi. Fosile domaćine prdstavljaju dve vrste većih morskih crva nazvanih Cricocosmia jinnigensis i Mafangscolek sinensi koji su sa drugim, manjim crvolikim gostima životinjama, novootkrivenim vrstama Inkuicus fellatus bili povezani preko spoljašnje površine tela domaćina. Primerci Inkuicus fellatus su dužine do 3 mm. Pričvršćeni su donjim krajevima tela za čvrstu kožu svojih domaćina. Nema dokaza da gosti uzimaju hranu od crva domaćina bušeći njihovo telo, što je dovelo do zaključka da odnos između ovih organizama nije bio direktno parazitski. Ovo je još jedan dokaz da je fosilni zapis veoma bogat i da okeani predstavljuju oblasti visokog stepena paleodiverziteta koji, zahvaljujući novim saznanjima, postaje sve veći iz dana u dan.

Ordovicijumska infaunizacija –živeti ukopan

Evolucija organizama tipa Ediakara, kao i nastanak novih oblika u kambrijumskoj eksploziji povezuju se sa porastom nivoa kiseonika u kasno proterozojskim okeanima. Mekušci su danas najbrojnije kolo morskih beskičmenjaka, među kojima dominiraju puževi sa 3.550 rodova i školjke sa 7.900 rodova. Puževi danas pretežno žive na površini morskog dna (epibentos), retki su oni koji se delimično zakopavaju u rastresitu podlogu, dok su školjke zauzele druge niše i pretežno pripadaju infauni jer se ukopavaju u sedimente na morskom dnu. Čak i crvi mogu bušiti ljušture drugih organizama ili čvrste stene koje im služe kao podloga za nastanjivanje. Pri tome ostavljaju tragove različitog oblika u vidu peroracija ili kanala.
Perforacije su izduženog elipsoidnog oblika i lako se prepoznaju. Česte su u miocenskim sedimentima morskog porekla Srbije i u susednim oblastima, a zabeleženi su i nalazi školjaka koje su živele ukopane u sediment na morskom dnu. Neke od njih su se ukopavale samo vrhom ljušture, dok se ostatak nalazio u vodi (Pinna, Atrinata) i pripadaju semiinfauni (poluukopan). Druge su bile potpuno zarivene u rastresit peskovito-muljeviti sediment, kao što su: Panopea, Pholadomya, Tharcia i dr. Svi predstavnici roda Panopea su poznati kao infauna. Opisano je oko 150 fosilnih vrsta roda Panopea koji je bio kosmopolitski još od trijasa. Na terenima Srbije, u srednjomiocenskim sedimentima, česta je Panopea menardi čija je ljuštura bila dužine više od 10 cm. Trenutno se oko 10 živih vrsta nalazi u umerenim do subtropskim morima, a 5 vrsta su predmet komercijalnog ribolova. Danas spadaju u najveće školjke; mogu živeti duže od 150 godina, ukopavaju se do dubine oko 1m.
Puževi i školjke koji potiču iz donjeg kambrijuma bili su predstavljeni epibentoskim vrstama, tj. vrstama koje su živele na morskom dnu. Na početku ordovicijuma, školjke su počele da menjaju svoje životne navike ukopavajući se u podlogu. Dugo se nije znalo šta je bila glavna pokretačka snaga u životnoj istoriji školjaka koji je doveo do procesa poznatog kao ordovicijumska infaunizacija. Ovaj događaj je bio povezan sa procesima u mitohondrijama koji je, najverovatnije, kod gastropoda bio odsutan.
Mitohondrije su ćelijske organele prisutne u ćelijama skoro svih eukariotskih organizama i igraju vitalnu ulogu u korišćenju kiseonika i metabolizmu energije. Mitohondrije su imale ulogu i u adaptivnoj evoluciji organizama nastanjenih oko hidrotermalnih izvora – na najekstremnijim mestima na Zemlji sa niskim kiseonikom i visokim nivoima toksina. Fauna u blizini hidro-termalnih otvora je veoma dobro prilagođena ovim uslovima i naučnici su iznenađeni pronađenim brojem vrsta školjaka, rakova i crva. Filogenetička analiza je potvrdila da dubokomorski hidrotermalni rakovi mogu da potiču od onih koji su živeli u plitkim područjima. Dekapodne vrste, iz porodice Alvinocarididae, na primer, kolonizovale su i uspešno se prilagodile ovoj izuzetno nepovoljnoj sredini.

Raznovrsnost života skrivena ispod okeana

Okeani i mora pokrivaju oko 72% Zemljine površine. U odnosu na Ekvator, oko dve trećine kopnene površine Zemlje nalazi se na severnoj hemisferi, koja predstavlja samo 61% okeana. Oko 80% južne hemisfere danas je pod okeanom. Čestice sedimenata, razni mikroskospki sitni organizmi ili delovi tela koji su pripadali nektonu (nekroplankton) i planktonu, posle vremena koje su provodili plutajući, u vidu kiše neprestano padaju na dno. Oni služe kao hrana jednoćelijskim životinjama na morskom dnu, a najveći deo života provode nepokretno (sesilni organizmi), ili se kreću po morskom dnu u potrazi za hranom. Oni postaju hrana složenijih organizama kao što su rakovi, neki puževi, morske zvezde i dr. Na taj način ciklus ishrane se nastavlja.
Bogatstvo vrsta, u kvalitativnom i u kvantitativnom smislu, zavisi od mnogih faktora. Za fosilne zajednice je, pored identifikacije vrsta, moguće uraditi i rekonstrukcije njihovog načina života koji se zasniva na proučavanju tipa podloge, načina ishrane, načina kretanja ili pričvršćivanja za podlogu, adaptacije na životnu sredinu, zavisnosti od staništa i uticaja koji imaju na tom staništu, na njihovim međusobnim odnosima. Dosadašnji fosilni nalazi govore o vrlo bogatom životu u drevnim morima i okeanima. Živi svet iz najmlađih vremenskih razdoblja je veoma sličan današnjem. Ogromne vodene mase su pod uticajem struja, vetrova i pokreta u zemljinoj kori. Promene nivoa mora su omogućile formiranje otvaranja i kidanju morskih veza tokom geološke prošlosti su imali uticaj na distribuciju živih bića. Odlike kopnenih sredina su se odrazile na odlike sedimenta koji su se taložili na dnu mora i okeana, kao i na sastav i bogatstvo fosilnih zajednica. Raznovrsnost i brojnost faune je bila uslovljena i drugim faktorima, slično bio-geografskim strukturama savremenih mora.
U morskoj sredini postoje različiti uslovi za život, što se ogleda u zonalnom rasporedu živog sveta koji se sreće na površinskim slojevima vode, njenim dubljim delovima i na samom dnu. U odnosu na morsko dno, postoje tri glavne grupe: bentos (organizmi koji žive na dnu), nekton (organizmi koji plivaju kao što su ribe, neke školjke, cefalopodi) i plankton (organizmi koji ledbe u vodi ili deo života provode plutajući, a zatim padaju na dno, delovi skeleta ili tela uginulih organizama koji plutaju u vodi). Tu spadaju zelene alge, silikoflagelati, dineflagelati, dijatomeje, neki foraminiferi.
Bentoske životinje uključuju vodene beskičmenjake koji nastanjuju ne samo plitkovodne već i najdublje okeanske regione. Benstoski organizmi su često plen raznih riba, mada postoje i bentoske ribe koje se odmaraju na dnu mora. One se kamufliraju, ili leže na dnu, pokrivaju se u pesku itd. Pošto mnogo vremena provode na dnu, smatraju se bentoskom ribom. Bentoski organizmi mogu se podijeliti u dve kategorije na osnovu toga da li su našli dom na dnu okeana ili su zarivenu u sediment na dnu okeana.
Oni koji žive na površini okeanskog dna poznati su kao epibentos. Vagilni epibentos se može kretati po morskom dnu, dok sesilni epibentos vodi sesilni (nepokretan) način života pričvršćujući se za morsko dno (na primer školjke Anomia, Aequipecten, Arca, Barbatia, Cardium, Limaria). Neki su trajno pričvršćeni za podlogu kao što su korali, sunđeri, ostrige. Organizmi koji žive u dnu okeana poznati su kao endobentos ili infauna. Infauna je podeljena u tri različite klase: makrofauna, meiofauna i mikroorganizmi. Makrofauna obuhvata crve, školjke puževe, amfipode i ehinodermate. Izuzetno mali organizmi pripadaju meiofauni. Svaka grupa, bez obzira na položaj u vodenom stubu i veličinu tela, ima svoju ulogu u funkcionisanju morskih ekosistema.
Ostaci fosilizovanih organizama koje nalazimo sačuvane u stenama sadrže mnoštvo informacija koje je ponekad teško interpretitrati. Zbog toga paleontolozi primenjuju različite naučne metode za istraživanje geoloških pojava i sticanje novih saznanja, ali i korekcijima i objedinjavanju ranijih i novo dobijenih podataka. Metode se zasnivaju na prikupljanju dokaza koji će biti “obelodanjeni“u praktičnim radovima i publikacijama na način koji će drugim istraživačima pružiti priliku da provere rezultate. Iako se skoro svakog dana objavljuju nova saznanja o ravoju naše planete i živog sveta, za okeane koji pokrivaju više od 70 površine Zemlje možemo reći da nas u budućnosti čeka još mnogo tajni. Više od osamdeset procenata još uvek je ostalo neistraženo i neobjašnjeno. Ipak, geolozi smatraju da se trenutno poznavanje istorije života okeana i njegovih stanovnika sve više primiče istini jer se zasniva na brižljivim sakupljanjima i razmatranju podataka

Dr Gordana Jovanović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"