Was ist die kambrische Substratrevolution?
Die kambrische Substratrevolution war ein entscheidendes evolutionäres Ereignis, das zu Beginn der kambrischen Periode vor 542 Millionen Jahren stattfand. Die Revolution bestand aus den ersten Gräbern, die sich tief in das Substrat eingegraben hatten, anstatt an der Oberfläche oder knapp unterhalb der mikrobiellen Matten, die zu dieser Zeit den Meeresboden beherrschten, zu grasen. Tatsächlich wird der Beginn des Kambriums international durch das erste Auftreten von Trichophycus pedum definiert , einem allgegenwärtigen Spurenfossil mit einem ausgeprägten Schleifenmuster. Der Gräber, der das Spurenfossil hergestellt hat, ist unbekannt, aber es kann sich um eine Schnecke oder einen primitiven Arthropoden handeln.
Vor der Revolution des kambrischen Substrats bestand der Meeresboden aus einer mikrobiellen Matte auf einem harten, geschichteten, sulfidischen, anoxischen Substrat. Tiere, die auf der Matte lebten, über Haltevorrichtungen daran befestigt waren, grasten auf der Oberfläche der Matte, waren darin eingebettet oder gruben sich unmittelbar darunter ein. Da das Substrat darunter (ohne Sauerstoff) fast vollständig anoxisch war, war es mit sulfatreduzierenden Bakterien gefüllt, die Schwefelwasserstoff freisetzten, der für die meisten anderen Organismen giftig war und sie vom Tiefgraben abhielt.
Nach Milliarden von Jahren von Substraten, die von sulfatreduzierenden Bakterien dominiert wurden, gruben sich einige Pionierorganismen tiefer in das Substrat ein und machten es lockerer und sauerstoffhaltiger. Dies leitete einen Rückkopplungszyklus ein, bei dem das Substrat weniger tierfeindlich wurde und die Tiere die Initiative ergriffen, sich aggressiver in das Substrat zu graben und die Bakterien und anderen Tiere zu verzehren, die die neu sauerstoffhaltige Umgebung besiedelten. Das Endergebnis war die Entwicklung einer Vielzahl von grabenden Organismen und die Erschließung einer neuen ozeanischen Nische. Die Sauerstoffanreicherung der oberen Substratschicht könnte zur kambrischen Explosion beigetragen haben, einem massiven Ereignis der evolutionären Strahlung, das kurz nach der kambrischen Substratrevolution auftrat. Umgekehrt kann die kambrische Explosion andere Ursachen haben, und die kambrische Substratrevolution kann eine Nebenwirkung der Diversifizierung von Organismen gewesen sein.
Das Graben hat drei Hauptvorteile, die die Revolution des kambrischen Substrats nach dem Start beschleunigt hätten: die Verfügbarkeit von Futter, Verankerung (die verhindert, dass die Tiere von Strömungen weggespült werden) und die Vermeidung von Raubtieren. Da Raubtiere in der Regel größer und weniger wendig sind als kleine Tiere, hätten sich nur wenige von ihnen in das schlammige Substrat eingegraben. Die kambrische Substratrevolution war der Beginn des Endes für Mikrobenmatten, die heute nur in extremen Umgebungen zu finden sind, die für Gräber unwirtlich sind, wie Salzseen und die tiefsten Bereiche des Meeresbodens.