Když sopky pomohly zrodit obry: Dávné erupce možná stály za vznikem největších tvorů planety

Velryby dnes patří k největším tvorům, kteří kdy na Zemi žili. Nebylo tomu tak ale vždy. Jejich dávní předkové byli mnohem menší a otázka, proč se z nich během evoluce stali oceánští obři, dlouho zaměstnávala vědce.

Nový výzkum nyní nabízí překvapivé vysvětlení, které propojuje vulkanickou aktivitu v Jižní Americe, globální ochlazování klimatu i proměny mořských ekosystémů.

Záhada velrybího gigantismu

Podnětem k výzkumu byl objev pozoruhodných fosilií velryb v chilské lokalitě Cerro Ballena. Geologové si zároveň uvědomovali, že v období pozdního miocénu, tedy přibližně před 11,6 až 5,3 milionu let, došlo k několika významným změnám. Na jedné straně se v oblasti tropických And odehrávala intenzivní vulkanická činnost. Geologové přitom nacházeli mocné vrstvy sedimentů a vulkanického popela, jejichž tloušťka umožňuje odhadnout rozsah dávných erupcí. Na druhé straně Země procházela relativně rychlým ochlazením. A právě tehdy velryby prodělaly výrazné evoluční změny.

Výzkumníci se proto pokusili zjistit, zda mezi těmito zdánlivě nesouvisejícími jevy neexistuje hlubší souvislost. Protože nelze provádět experimenty s minulostí Země, museli vědci spojit geologické důkazy s pokročilými počítačovými modely simulujícími fungování celé planety.

Popel, který nakrmil oceán

Klíčovou roli v projektu sehrály takzvané modely zemského systému. Ty nepohlížejí na atmosféru, oceány, ekosystémy ani uhlíkový cyklus odděleně, ale jako na vzájemně propojené části jednoho celku. Díky tomu mohou vědci testovat hypotézy, které by jinak nebylo možné ověřit.

Badatelé vycházeli z jednoduché úvahy: pokud měly velryby vyrůst do obřích rozměrů, musely mít po velmi dlouhou dobu k dispozici mimořádně bohatý zdroj potravy. Otázkou tedy bylo, zda mohly dávné sopky nějak ovlivnit produktivitu oceánů natolik, aby vytvořily podmínky pro vznik gigantických mořských savců.

Výzkumníci nejprve simulovali, jak se vulkanický popel z andských erupcí šířil atmosférou. Ukázalo se, že část materiálu mohla dopadat až do rozsáhlých oblastí Jižního oceánu obklopujícího Antarktidu.

Tento popel obsahoval značné množství oxidu křemičitého, tedy látky nezbytné pro růst rozsivek. Rozsivky jsou mikroskopické řasy, které tvoří jeden ze základních kamenů mořských potravních řetězců. Jsou potravou pro drobné živočichy, ti zase živí ryby a další mořské organismy, až nakonec podporují i největší predátory oceánů.

Modely ukázaly, že i vulkanická aktivita soustředěná v jediné části And mohla mít překvapivě rozsáhlý dopad na celý Jižní oceán. Dodávky živin z popela podle simulací výrazně zvýšily biologickou produktivitu těchto vod a proměnily je v mimořádně bohatý ekosystém.

Sopky jako nečekaný motor ochlazování

Vědci se následně zaměřili na další otázku: mohla zvýšená produktivita oceánů ovlivnit i klima? Když se díky přísunu živin rozmnožily rozsivky a další mořské organismy, rostlo množství organické hmoty vznikající fotosyntézou. Část uhlíku, který byl tímto způsobem odebrán z atmosféry, následně klesala do hlubokých vrstev oceánu, kde mohla zůstat uložena po velmi dlouhou dobu.

Tento proces představuje přirozený mechanismus ukládání uhlíku a mohl přispět k ochlazování klimatu, které geologické záznamy z pozdního miocénu skutečně naznačují. Vulkanická činnost tak mohla paradoxně pomáhat nejen obohacovat oceány o živiny, ale také podporovat dlouhodobé snižování koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře.

Cesta k obřím velrybám

Pokud byly oceány po miliony let produktivnější a nabízely více potravy, mohlo to vytvořit ideální podmínky pro evoluci větších mořských savců. Větší tělesné proporce přinášejí řadu výhod, například efektivnější migraci na dlouhé vzdálenosti nebo lepší hospodaření s energií. Vyžaduje ale stabilní a bohaté zdroje potravy.

Nová studie proto předkládá ucelenou hypotézu, podle níž andské sopky nepřímo přispěly k vytvoření ekologických podmínek, které umožnily vznik velrybích obrů. Vulkanický popel obohatil oceány o živiny, zvýšil množství planktonu, podpořil celé potravní řetězce a zároveň mohl přispět k ochlazení planety.

Autoři zdůrazňují, že nejde o definitivní vysvětlení, ale o mechanistickou hypotézu propojující několik dosud oddělených důkazních linií. Její síla spočívá v tom, že nabízí konkrétní mechanismus, který lze dále testovat pomocí nových fosilních nálezů, geologických dat i klimatických modelů.

Dalším krokem výzkumu má být rekonstrukce migračních tras velryb z období pozdního miocénu. Pokud se podaří prokázat, že tehdejší velryby skutečně využívaly oblasti zvýšené mořské produktivity, mohlo by to významně posílit představu, že za vznikem největších velryb a největších známých zvířat v historii Země stála nečekaná souhra vulkanismu, klimatu a oceánského života.