Didelis išnykimas prieš 250 milijonų metų sukėlė dramatišką jūrų ekosistemų sudėtingumo didėjimą • Aleksandras Markovas • "Mokslo naujienos" "Elementai" • Paleontologija, ekologija

Didelis išnykimas prieš 250 milijonų metų dramatiškai padidino jūrų ekosistemų sudėtingumą.

Jūrų gyvūnų genčių skaičiaus pokytis per Phanerozoic. Dėl horizontalios ašies – laikas prieš milijonus metų. Iš kairės – Phanerozoicos pradžia, dešinėje – dabartis. Mėlynieji taškai žymi du labiausiai katastrofiškus išnykimus – paleozių ir mezoizmo ribas (prieš 250 milijonų metų) ir мезозойских ir канозойских ribas (prieš 65 milijonų metų). Pasak J. Sepkoski (1996)

Iš JAV ir Australijos paleontologai, remdamiesi 1176 paleontologinių kolekcijų statistine analize, padarė išvadą, kad masės išnykimas paleosezių ir mesozoicinių erų ruože sukėlė radikalų jūrų bendruomenių struktūros pasikeitimą. Iki šio įvykio jūrose vyravo paprastos struktūros bendruomenės, silpni ekologiniai ryšiai tarp rūšių, mažos rūšių įvairovės ir fiksuotų filtravimo įrenginių dominavimas. Didysis išnykimas sunaikino šias senoves bendruomenes. Kai biota atsigavo po krizės, naujosios bendruomenės pasirodė sudėtingesnės ir įvairiausios, o ekologiniai ryšiai tarp rūšių tapo artimesni. Atnaujintose bendruomenėse pradėjo dominuoti mobilieji gyvūnai.

Paleontologinė kronika leidžia labai tiksliai ir detaliai atkurti daugelio gyvūnų grupių evoliucinę istoriją, ypač tuos, kurie turi tvirtą skeletą.Pagal paleontologinius duomenis, yra daug sunkiau vertinti ekosistemų ir visos biosferos evoliuciją.

Jei vartosite "žaliavinius" paleontologinius duomenis, atrodo, kad jie vienareikšmiškai tvirtina, kad per pastaruosius 540 milijonų metų išaugo viso gyvūnų įvairovė, o ekosistemos tapo sudėtingesnės, įvairiausios ir stabilesnės (pastaruosius 540 milijonų metų yra Phanerozoic eon kurių metraštis yra pati išsamiausia, nes prieš 540 milijonus metų gyviai su skeletu pasirodė ir greitai padaugėjo.

Šis augimas nebuvo vienodas: jis įvyko su dideliu pagreitėjimu, o išsamesnė duomenų analizė rodo, kad augimas spartėjo staiga. Phanerozoic jūrų biotos evoliucijoje aiškiai išskiriamos trys posūkio taškai: 1) didžioji "spinduliuotė" Ordoviko pradžioje (prieš 460-490 milijonus metų), kai įvyko masinis klasių ir gyvūnų grupių atsiradimas; 2) didžiausias iš visų masinių išnykimų, įvykusių paleosezių ir mesozoikų ruože (prieš 251 milijoną metų); 3) antrojo masinio išnykimo mesozojaus ir cenozoikos mastai (prieš 65 mln. Metų). Remiantis mūsų duomenimis, po kiekvienos iš šių krizių vidutinis naujai atsiradusių jūrų gyvūnų grupių egzistavimo laikas nuolat didėjo (žr. A.V. Markovą.Dėl jūrų biotos taksonominės įvairovės augimo mechanizmų phanerozoic // Paleontologijos leidinys. 2002. Nr. 2. S. 3-13).

Jei sugrupuosime Phanerozoic jūros gyvūnų genus pagal jų atsiradimo laiką, pastebimas laipsniškas jų egzistavimo vidutinės trukmės padidėjimas. Kuo vėliau pasirodė rasės, tuo ilgiau jis gyvens. Mėlynieji taškai žymi didelių išnykimo momentus paleozų / mezozojaus ir mezozojaus / kazuozmo pasienyje. Paleozojaus laikotarpių pavadinimai: Cm – Kambris, O – Ordovicas, D – Devonas, C – Karbonas, P – Permė; Mezozojaus: T – triazos, J – juros, K – krizės; Cenozoic: Pg – paleogenas, Ng – neogenas. Autorius: Markovas, 2002; Duomenys perskaičiuojami pagal naująją (2004 m.) Geochronologinę skalę.

Bendra biologinė įvairovė susideda iš trijų komponentų: alfa-įvairovė (vidutinis vienos bendruomenės rūšių skaičius), beta-įvairovė (bendruomenės tipų įvairovė viename biogeografiniame regione), gama-įvairovė (biogeografinių regionų įvairovė). Alfa įvairovė taip pat yra paprasčiausias kompleksiškumo, pažangos ir, jei norite, ekosistemų tobulumo matas.

Dėl metinių leidinių neišsamumo alfa įvairovės dinamika yra daug sudėtingesnė nei visos biologinės įvairovės dinamika.Remiantis turimais skaičiavimais, gaunamais 70-80-aisiais metais (ir nuo to laiko šie skaičiavimai nepasikeitė tiksliau, nepaisant didelių mokslininkų pastangų), vidutinis rūšių skaičius bendruomenėje staiga padidėjo du kartus: Ordovicų pradžioje ir mezozojaus ir kazuozių ribos ty pirmoje ir trečioje iš trijų išvardytų trijų svarbiausių linijų.

Keičiama ir jūrų bendruomenių kokybinė sudėtis. Fanerozojaus pradžioje vyrauja stacionarūs, prigludę organizmai – filtro tiektuvai, tokie kaip jūrų lelijos, brachiopodai, samanos. Buvo palyginti nedaug grobuoniškų, aktyviai plaukiojančių ir nusileidžiančių, taip pat burrowing formų. Ateityje iš krizės į krizę pasikeitė situacija, taip pat netinkamais būdais: buvo daugiau mobilių formų, įskaitant kasimo būdus, išaugo santykinė plėšrūnų įvairovė. Rūšys vis mažėja, o tai reiškia, kad bendruomenės ir atskiros rūšys tapo labiau atsparios įvairiems aplinkos pokyčiams.

Šie faktai, atrodo, aiškiai rodo, kad phanerozoic metu jūrų bendruomenės tapo įvairesnės, sudėtingesnės, tobulesnės ir stabilesnės. Tačiau pastaraisiais metais daugelis paleontologų abejojo ​​šio vaizdo autentiškumu.Faktas yra tai, kad dėl daugelio priežasčių, kaip paaiškėjo, metraščių nepakankamumas labai didėja priklausomai nuo amžiaus. Pavyzdžiui, senovės nuosėdinės uolienos dažniausiai ličioti, tai yra, paverčiamos kietu akmens monolitu, palyginus su jaunomis uolomis, kurios išsaugo grublumą ir tekėjimą. Iš litifikuotų akmenų yra daug sunkiau išgauti gyvūnų, ypač mažųjų, iškastinius liekanas. Ar tai nėra priežastis, dėl kurios paleontologijos kolekcijos yra prastesnės ir vienodesnės nei mezozojaus ir kazuozių? Galbūt visas stebimas biologinės įvairovės augimas Phanerozojaus laikotarpiu yra artefaktas, tačiau iš tiesų dabartinis biologinės įvairovės lygis buvo pasiektas pačioje fanerozoido pradžioje ir nuo to laiko nepasikeitė?

Be lithifikacijos, yra ir kitų galimų sistemingų klaidų šaltinių, kurie iš principo gali sukelti augančios įvairovės iliuziją per Phanerozoic. Šis selektyvaus mineralinio skeleto išskyrimas tam tikro tipo (aragonito) senovės uolose, taip pat faktas, kad jaunos nuosėdinės uolienos paprastai yra labiau išsaugotos nei senovės. Tačiau yra priešingos tendencijos.Taigi, labiausiai ištirti regionai paleontologiškai (Europoje, Šiaurės Amerikoje) paleosezėje buvo įsikūrę pusiaujo regione, o paskui pakreipė į vidutinio platumo. Dvivietis ekvatoriuje visada yra aukštesnis nei vidutinio klimato zonoje, todėl teoriškai ši tendencija neturėtų būti pernelyg didelė, tačiau nepakankamai įvertintas pastebėtas įvairovės augimas Phanerozoikos laikotarpiu.

Pastaraisiais metais visos šios problemos susidūrė su paleontologais, nes buvo sukurta didelė tarptautinė paleontologinių kolekcijų duomenų bazė (Paleobiologijos duomenų bazė), ir šiandien situacija yra gana paini. Ekspertai buvo suskirstyti į dvi stovyklas: vieni mano, kad stebimas modelis negalima pasitikėti ne visi, o kiti teigia, kad tai dar įmanoma, kaip nurodyta klaidų šaltiniai iš dalies atsveria vienas kitą, ir iš dalies – ne taip svarbu, kaip oponentai teigia.

Aš pats esu antroje stovykloje, taigi ir išvaizda paskutiniame žurnalo numeryje Mokslas straipsniai su naujais "mūsų" teisingumo įrodymais negalėjo nepatinka manęs.

Peteris Wagneris, Matthew Kosnik ir Scott Liedgard išnagrinėjo duomenis iš 1176 kolekcijų iš Paleobiologijos duomenų bazėDėl kurių duomenų bazėje yra informacijos apie kiekvienos rūšies skaičių.Remiantis esama aplinkosaugos teorija, bendruomenės struktūrą galima spręsti pagal kiekybinį rūšių gausos pasiskirstymą (VBO). Lengviausias būdas yra apskaičiuoti šio paskirstymo vienodumą. Dėl išsivysčiusių, tamprių bendruomenių būdinga dar vienoda RVO. Tai reiškia, kad skirtingų rūšių bendruomenėje skaičiai nėra labai skirtingi. Primityvėms, prislėgtoms, nepakankamai išvystytoms bendruomenėms būdingas didelis vienos ar kelių rūšių dominavimas, o visos kitos rūšys yra nedideliuose kiekiuose. Manoma, kad tai yra subtilesnė ir patikima bendruomenės sudėtingumo matai, o ne paprastas jame esančių rūšių skaičius (ty alfa įvairovės matavimas).

Tai jau buvo parodyta (M. G. Powell, M. Kowalewski, 2002. Paleozoicinių ir kazuozių jūrinių fosilijų asamblėjos padidėjimas; Visas tekstas Pdf, 230 Kb / Geologija. V. 30: p. 331-334), kad per Phanerozoic, vieningumas RBO paleontologinių kolekcijų auga. Tai, atrodo, rodo, kad bendruomenių struktūra yra palaipsniui vystoma ir tobulinama. Bet tai taip pat gali būti artefaktas, prastesnės senovės fosilijų išsaugojimo pasekmė. Be to, didelis netaisyklingumas PBO senovinėse kolekcijose gali reikšti, kad maža alfa įvairovė paleosezikoje taip pat yra artefaktas.Faktas yra tai, kad jei mes imsime mažą atsitiktinį mėginį iš "netolygios" kolekcijos, tai mažesnė rūšis bus įtraukta į pavyzdį, negu tuo atveju, kai originali kolekcija yra "vienoda".

Todėl labai svarbu rasti kokybiškesnį bendruomenių sudėtingumo kriterijų nei paprastą alfa įvairovę (rūšių skaičių) ar vienodumą PBO. Autoriai parodė, kad toks kriterijus gali būti VOE atitikimas vienam iš kelių standartinių matematinių paskirstymų, kurių kiekvienas turi savo ekologinį aiškinimą.

Remiantis esama ekologine teorija, jei primityvioje bendruomenėje rūšių santykiai yra paprasti (pvz., Jie yra susieti tik su gyvenamosios erdvės konkurencija, o naujos rūšys, kurios įsiskverbia į bendruomenę, nesukuria naujų nišų ir nepadeda plėsti bendruomenės užimamą ekologinę erdvę), tada PBO turi atitikti vieną iš kelių paprastų matematinių modelių. Pavyzdžiui, geometrinis pasiskirstymas, kuriame rūšių skaičius laipsniškai mažėja nuo masinio tipo iki rečiausių (tarkim, labiausiai masinis tipas yra 1/2 visų bendruomenės asmenų, antras pagal masę – 1/4, trečias – 1/8 ir t d.)

Jei bendruomenė yra tobulesnė, jei egzistuoja sudėtingi santykiai tarp rūšių, jei naujos rūšys plės bendruomenės užimamą ekologinę erdvę ir sukuria naujas nišas, taip prisidedant prie tolesnio alfa įvairovės augimo, tada VBO turi atitikti vieną iš sudėtingesnių modelių, pavyzdžiui normalus paskirstymas.

Rūšių gausos pasiskirstymas "paprastose" ir "sudėtingose" bendruomenėse, turinčiose tokį patį rūšių skaičių (100) ir vienodą PBO. Tai nėra empiriniai įrodymai, o tik gryna teorija. Paprasti modeliai: Geometrinis ir Zero suma, kompleksas – Lognormal ir Zipfas. Horizontali ašis nurodo taksonų (rūšių ar genčių) eilės numerius nuo pirmojo iki šimto, taksonai išdėstomi mažėjančia jų skaičių tvarka. Vertikalioje ašyje taksono dalis visoje bendruomenėje. Pav. iš papildomų medžiagų iki straipsnio Mokslas

Wagneris, Kosnikas ir Lidgardas parodė, kad paleosozėje yra maždaug vienodas "paprastų" ir "sudėtingų" bendruomenių (ty bendruomenių, kuriose VBO atitinka paprastus ir sudėtingus modelius), santykis. Tačiau po didelio išnykimo paleosezių ir mezoizmo posūkyje situacija labai pasikeičia: nuo šio momento iki dabarYra 2-3 kartus daugiau "sudėtingų" bendruomenių nei "paprastų".

"Paprastųjų" ir "kompleksinių" bendruomenių santykis per Phanerozoic. Laikas eina iš kairės į dešinę. Laikotarpių pavadinimai: Cm – Kambris, O – Ordovicas, S – siluris, D – devonas, C – karbonatas, P – Permija, Tr – triazolis, J – Jurassic, K – Mel, T – Tertiary (paleogenas + neogenas). Vertikalioje ašyje – kolekcijų dalis su paprastais (aikštės) ir kompleksas (trikampiaia) rūšių įvairovės pasiskirstymas tam tikro amžiaus rinkiniuose. Vertikalios punktyrinės linijos – masė išnykimas paleosezių ir mezoizmo sienose. Pav. iš straipsnio į Mokslas

Autoriai įtikinamai parodė, kad ši pertrauki komplikacijų komplikacija nėra artefaktas. Pavyzdžiui, jaunų ir senovinių veislių žievės laipsnio skirtumų negalėjo turėti įtakos rezultatui, nes, jei atskirai svarstysime kolekcijas, kilusias iš litizuotų ir neleistinų veislių, tada abiejose kolekcijų grupėse rezultatas yra toks pats. Taip pat autoriai patikrino kitus galimus klaidų šaltinius.

Taigi, po didelio išnykimo paleosezių ir mezozojaus ruože, kokybinis jūros bendruomenių struktūros pokytis.Naujose bendruomenėse tarp rūšių yra daugiau sudėtingų santykių, kurie neapsiriboja konkurencija ir apima bendradarbiavimo elementus. Atnaujintose jūrų ekosistemose pradėjo dominuoti gyvūnai, galintys plėsti bendruomenės ekologinę erdvę, sukurti kitų rūšių nišą ir galintys patiems pasinaudoti aplinkos pokyčiais, kuriuos vykdo kiti bendruomenės nariai.

Tai ne tik padidino vidutinį bendruomenės rūšių skaičių, tai yra alfa įvairovę. RVO analizė senovės bendruomenėse patvirtino, kad fanaeozojaus stebimas alfa įvairovės augimas, greičiausiai, nėra artefaktas, ir reikšmingai padidėjo šis rodiklis paleose ir mezožuose, nors "neapdoroti" duomenys apie rūšių skaičių kolekcijose tai nerodo .

Tai, savo ruožtu, rodo, kad pastebėtas bendras biologinės įvairovės padidėjimas Phanerozoic (žr. Pirmas paveikslas), greičiausiai, nėra artefaktas.

Taigi per pastaruosius 540 milijonų metų progresyvi plėtra vyko ne tik atskirų jūrų gyvūnų grupių, bet ir visos bendruomenės lygmeniu bei visoje jūrų biotos lygiu.

Šaltinis: Peter J. Wagner, Matthew A. Kosnik, Scott Lidgard.Gausumo pasiskirstymas reiškia padidėjusį post-paleoso jūrų ekosistemų sudėtingumą // Mokslas. 2006. V. 314. P. 1289-1292.

Taip pat žiūrėkite:
A.V. Markovas. Kiekybiniai evoliucijos įstatymai.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: