E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Příběh evoluce psaný fosforem

Fosfor patří k prvkům, které jsou klíčové pro výstavbu živých těl a jejich metabolismus. Jeho cyklus patří také mezi ty nejlépe probádané. Že by na mapě našeho poznání takto základního procesu mohla být nečekaná bílá místa, napadlo dvojici paleontologů Petra Krafta a Michala Mergla. Publikaci, která se věnuje novému pohledu na proměny fosforového cyklu v průběhu geologického času, otiskl nedávno prestižní časopis Trends in Ecology and Evolution.

 

Koncentrace fosfatických schránek linguliformních ramenonožců v pískovci svrchního kambria z Estonska. Foto M. Mergl.

 

Při komplexním studiu zajímavých, ale dosud málo známých devonských  fosilií s fosfatickými schránkami z pražské pánve v České republice diskutovali dva čeští paleontologové, Petr Kraft a Michal Mergl, jejich výskyty v geologické minulosti. Šlo vesměs o obecně známá fakta včetně postupného úbytku, který vrcholil koncem starších prvohor v devonu. Rovněž si ale všimli, že některé skupiny zastoupené ve starších vrstvách velkými exempláři produkují v devonu trpasličí formy. Jakoby se jim nedostávalo stavebního materiálu na schránky. Padla logická otázka - ale proč? 

M. Mergl  lakonicky poznamenal, že “fosfor jim ukradli obratlovci”. Tato poznámka se vlastně stala „startovním výstřelem". Otázka po radikálním úbytku fosforu v prostředí se ukázala být tak vzrušující, že se oba autoři pustili do detailního studia různých zákoutí koloběhu tohoto prvku. Tento vedlejší produkt původní studie tak přerostl v samostatný výzkum. A ten šťastnou konstelací nabídl i jednu z odpovědí ke grantu, který aktuálně řeší první z autorů a s výzkumem fosforu původně vůbec nesouvisel – nečekané spojitosti jsou kořením výzkumu…

“Fosforový cyklus patří k základním prvkovým cyklům, které mimo jiné hrají klíčovou roli  v biologii oceánů. Proto k němu existuje velké množství studií. Problém však je, že drtivá většina z nich zkoumá fosforový cyklus “éry člověka”, který do celého cyklu významně vstoupil. Proto jsme se rozhodli nabídnout k publikaci syntetický model evolučního příběhu ovlivněného fosforem,” vysvětluje jeden ze spoluautorů doc. RNDr. Petr Kraft, CSc. z Ústavu geologie a paleontologie Přírodovědecké fakulty UK.  Publikované studie jasně ukazují, že pro rozšíření života nastavuje  dostupnost fosforu v prostředí jednoznačnou hranici. A jelikož může dostupnost tohoto prvku ovlivňovat krátkodobé, ale i dlouhodobé děje a procesy, rozhodli se autoři diskutovat následně roli fosforu  ve třech fázích vývoje života v oceánech.

První etapou je pozdní prekambrium (útvar ediakar)  typické snadnou dostupností fosforu a četnými akumulacemi fosfátů. V kombinaci s nárůstem obsahu kyslíku ji lze považovat za jednu z klíčových příčin vzniku mnohobuněčných organismů

Starší prvohory byly kritickým obdobím koloběhu fosforu a intenzivním zapojením bioty do jeho dynamiky. Na počátku jejich ho byl k dispozici dostatek  a proto mnoho skupin mělo možnost vytvářet vnější fosfatické schránky. To se velmi pravděpodobně spolupodílelo i na příběhu kambrické exploze, tedy období, kdy se během relativně krátké doby objevují ve fosilním záznamu zástupci prakticky všech dodnes známých živočišných kmenů. Kambrium bylo tedy “zlatým věkem” pro organismy s vnějšími fosfatickými schránkami.

Fosfatická schránka ramenonožce Chynithele amoena ze středně devonského (eifelian) vápence z oblasti barrandienu ve středních Čechách. Foto M. Mergl.

 

V průběhu ordoviku se však život začal významně proměňovat, tzv. Velká ordovická biodiverzifikační událost  (GOBE) výrazně rozšířila jak počty taxonů, tak jedinců. Hlavní využití fosforu se posunulo, bylo ho potřeba ve strukturách buněk a vnější fosfatické schránky se začaly stávat luxusem. Tento proces byl urychlen výskytem a evolučním rozrůzňováním  obratlovců, kteří sice potřebují hodně fosforu, ale zas s ním lépe  hospodaří.  Tato druhá evoluční fáze vyvrcholila explozí obratlovců během nektonní revoluce v devonu a znamenala úbytek skupin s vnějšími fosfatickými schránkami. 

Následující období od konce prvohor do současnosti je charakteristické omezenou, ale i selektivní dostupností fosforu v mořích a oceánech Geologické procesy, jakými bylo varinské vrásnění (400-300 mil let) a alpinské vrásnění (80 mil. let do současnosti) výrazně napomohly zásobování oceánů fosforem. Možnost, aby se fosfor dostal ze svého hlavního zdroje z hornin denudovaných kontinentů, do oceánů, však byla v tomto období ztížena přítomností vegetace na souši a dalšími vlivy, např. klimatem. A především se koncentruje u organismů ve vodním sloupci. A hlavními „filtrem“ jsou právě pelagičtí obratlovci. “Je velmi zajímavé, že kolísání dostupnosti fosforu v podevonském obdob ovlivnilo linguliformní ramenonožce, kterým se s vnější fosfatickou schránkou podařilo nejen přežít, ale zaznamenali i dočasné oživení v průběhu třetihor,” vysvětluje druhý autor studie profesor RNDr. Michal Mergl, CSc. z Fakulty pedagogické Západočeské univerzity v Plzni. 

Citace: 

Petr Kraft, Michal Mergl, Struggle for phosphorus and the Devonian overturn, Trends in Ecology & Evolution, Volume 37, Issue 8, 2022, Pages 645-654, ISSN 0169-5347, https://doi.org/10.1016/j.tree.2022.03.009

 

Publikováno: Pondělí 29.08.2022 14:10

Akce dokumentů