Ветвистоусые летописцы водоёмов
Не все древние животные дошли до нас только в виде ископаемых остатков — некоторые здравствуют по сей день. Например кладоцеры, благодаря которым можно узнать, какими раньше были водоёмы, как они менялись на протяжении многих тысяч лет. О кладоцерах, кладоцерном анализе и кладоцерной палеореконструкции рассказывает кандидат биологических наук Антон Жаров, научный сотрудник лаборатории экологии водных сообществ и инвазии Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН.
Беседу ведёт Наталия Лескова.
— Антон Александрович, кто такие кладоцеры и что такое палеореконструкция?
— Кладоцеры — это такие микроскопические пресноводные рачки, которые живут почти в каждом современном водоёме, от придорожных канав до величайших озёр вроде Байкала. Другое их название — ветвистоусые ракообразные. Самый известный их представитель — дафния, которой часто кормят аквариумных рыбок. Под словом «палеореконструкция» подразумевается выяснение условий окружающей среды в прошлом, а организмы, которые нам в этом помогают, называют палеоиндикаторами. Анализируя остатки ракообразных палеоиндикаторов в донных отложениях исчезнувших или современных водоёмов, мы можем в той или иной мере судить о том, как менялся климат, антропогенная нагрузка на водоём, как менялись иные факторы среды, и о том, как сообщества этих ракообразных на эти изменения реагировали.
— Почему именно кладоцер выбрали для этих методов? Ведь в водоёмах обитает множество разных организмов — других ракообразных, водорослей…
— Во-первых, кладоцеры образуют в водоёмах огромную биомассу — в одном литре воды может содержаться от нескольких сотен до нескольких тысяч особей. Кроме того, в большинстве водоёмов одновременно сосуществуют порядка десяти—тридцати, а иногда и полсотни видов кладоцер, и разные виды свидетельствуют о разных условиях среды. Например, присутствие ветвистоусых Bosmina coregoni и Bythotrephes longimanus в водоёме указывает на то, что это олиготрофный водоём, то есть с невысоким поступлением биогенов. А присутствие Alonella nana и Alonella excisa более характерно для водоёмов с гуминовой водой с рН ниже 6,0, то есть с кислой реакцией (хотя это не всегда так). Во-вторых, остатки большинства видов кладоцер хорошо сохраняются в донных отложениях на протяжении сотен и тысяч лет и легко определяются до вида — это было решающим фактором в приобретении ими статуса палеоиндикаторов. Хорошая сохранность выгодно отличает их от, например, копепод (веслоногих) — другой массовой в водоёмах группы мелких ракообразных. Копеподы тоже образуют большую биомассу, тоже отличаются большим разнообразием видов, но их остатки в донных отложениях почему-то не сохраняются почти никогда.
Существует ещё одна группа ракообразных, которая имеет индикаторное значение и используется в палеоэкологических реконструкциях. Это ракушковые ракообразные — остракоды (Ostracoda). Они хороши тем, что многие их виды привязаны к довольно узкому диапазону рН, температуры жёсткости, трофности, количества растворённого в воде кислорода и других параметров, и можно достаточно точно реконструировать динамику этих факторов среды. Но, к сожалению, остракоды не так многочисленны в водоёмах, как кладоцеры, и их раковинки нормально сохраняются в отложениях далеко не всегда. В отношении массовости и хорошей (условно) сохраняемости остатков с кладоцерами могут соперничать, пожалуй, только две группы пресноводных организмов — личинки комаров-звонцов (хирономид) и диатомовые водоросли. Они тоже широко используются в палеореконструкциях.
На условия в водоёмах влияют глобальные изменения (например климата), природные и антропогенные катастрофы или некие локальные процессы. В результате в водоёме может изменяться кислотность воды, содержание в ней органических и минеральных веществ, растворённого кислорода и многие другие физические и химические факторы. Эти изменения, в свою очередь, влияют как на живые сообщества организмов, так и на то, как сохраняются их остатки в отложениях.
— Значит, если узнать, что происходит с нынешними кладоцерами, можно будет представить как менялся водоём тысячи лет назад?
— Когда мы изучаем не живые экосистемы, которые сейчас существуют в водоёме, а фрагменты организмов, содержащиеся в отложениях, в данном случае — кладоцер, мы должны помнить, что имеем дело с жалкими остатками сообществ. В какой мере они сохранились в летописи отложений, сказать непросто — возможно, довольно полно, возможно — нет. Процессы образования, переноса, захоронения и разрушения остатков живых организмов изучает специальная отрасль — тафономия. Но наши кладоцеры с точки зрения тафономии практически не исследованы.
В итоге, когда мы видим, что в отложениях от слоя к слою изменяется состав остатков кладоцер, мы не всегда можем понять: то, что мы наблюдаем, — это отражение реального изменения живых сообществ кладоцер в прошлом или же это некая имитация, созданная меняющимися процессами осадконакопления, переотложения и разрушения остатков уже умерших организмов. Ведь с течением времени в среде изменяются факторы, влияющие не только на жизнедеятельность организмов, но и на «фиксацию» их остатков в геологической летописи.
К сожалению, на данный момент влияние разных условий среды на сохранность остатков кладоцер практически не изучено и при проведении палеоэкологических реконструкций на основе их остатков мы не можем дифференцировать и учесть влияние тафономических факторов. Тем не менее, несмотря на это, кладоцеры стали широко использоваться в качестве палеоиндикаторов.
— А почему неизвестно о том, что происходит с остатками кладоцер уже в геологических отложениях?
— Некоторые группы организмов, которые тоже используются как палеоэкологические индикаторы, например, те же диатомовые водоросли и остракоды, появились в геологической летописи достаточно давно — ещё в мезозойской и даже палеозойской эре — и представлены в ней весьма богато. Поэтому на их долю выпало немало внимания не только биологов, но и палеонтологов, которые в своих исследованиях рассматривали и тафономические аспекты.
Кладоцеры же, хоть и тоже известны с мезозоя, в древних отложениях встречаются довольно редко и, соответственно, редко становятся объектом палеонтологических исследований. Зато их остатки обильны в отложениях позднекайнозойских, в том числе — современных водоёмов.
Внимание к ним проявляют в основном зоологи и экологи, которые привыкли работать с живыми сообществами, с живыми организмами. В силу этого выводы об изменении среды, климата, основанные на результатах анализа остатков кладоцер, вызывают определённые сомнения. Зачастую палеоданные интерпретируются так, будто исследователи работают с живым сообществом. Но то, что мы видим в отложениях, — лишь кривое зеркало исчезнувших сообществ. И степень кривизны этого зеркала неизвестна.