V raznoliki skupnosti imajo živali manj možnosti za izumrtje • Alexander Markov • Znanstvene novice o "Elementih" • Paleontologija, biologija, ekologija

V raznoliki skupnosti živali manj verjetno izginejo.

Paleontološki podatki omogočajo rekonstrukcijo ne samo strukture posameznih izumrtih živali, temveč tudi nekatere lastnosti starih ekosistemov. Na sliki so prikazane morske živali v Ordovician obdobju: glavonožci in morske lilije. Na levi – "neobdelani podatki", na desni – rekonstrukcija. Slika iz www.westga.edu

Analiza velikega števila paleontoloških podatkov je pokazala, da so rodovi morskih živali, omejeni na paleokomunikacije z visoko generično raznolikostjo, obstajali v povprečju dlje in so umirali pogosteje kot rodovi, ki živijo v preprostih skupnostih. To dejstvo potrjuje hipotezo, da visoka biotska raznovrstnost izboljšuje odpornost skupnosti. Razprava o tej hipotezi se dogaja že pol stoletja, toda doslej so bili vsi prednosti in slabosti ekologov pridobljeni le iz analize sodobnih ekosistemov..

Dolgo potegnjena razprava o razmerju med vrstno bogastvom skupnosti in njeno trajnostjo (stabilnost) je že mnogim okoljskim povzročiteljem postala precej moteča (glej Ekološke učinke biotske raznovrstnosti, K. S. McCann, 2000. Debata o stabilnosti raznolikosti). Pred 50-40-40 leti je ekologijo prevladovalo stališče, da je več vrst v skupnosti, toliko bolj so vse druge stvari enake, zmožnost takšne skupnosti, da prenese različne škodljive učinke.V kompleksni skupnosti bi morale biti teoretično bolj učinkoviti mehanizmi ravnotežja, ki temeljijo na načelu negativnih povratnih informacij.

Na primer, če obstaja veliko vrst v skupnosti, potem bodo verjetno imeli v povprečju ožje niše: vsak plenilec bo lovil nekaj vrst plena, vsak rastlinojitelj se bo hranil na omejenem številu rastlin itd. Če je število vseh vrst v v taki skupnosti se bo začela upadati, verjetno bo vodilo do tega, da bodo pogoji za življenje te vrste postali ugodnejši: hrana bo postala več, specializirani plenilci in paraziti – manj. Vrste, ki so začele umreti, bodo imele priložnost, da si opomorejo.

Če pa v skupnosti, na primer, obstaja le ena vrsta plenilcev, ki lovijo za številne plitve, nato pa zmanjšanje števila ene plenice ne bo vplivalo na številke plenilcev in lahko varno "konča" ogrožene vrste. Vendar si lahko pomislite na številne druge špekulativne modele, v katerih bo vse drugače in, kar je najpomembneje, veliko bolj zapleteno in dvoumno (glej na primer: Izbrati prijatelje pravilno, lahko jih rešite od tekmecev, Elements, 28. april 2009).

Dolgoročna študija različnih sodobnih ekosistemov – naravnih in umetnih – ni dala preprostega in jasnega odgovora na vprašanje o odnosu med raznolikostjo in trajnostjo. Očitno je to razmerje precej dvoumno. V nekaterih situacijah raznolikost prispeva k trajnosti, v drugih pa ne, in je težko reči, katera od trendov prevladuje na svetovni ravni.

Za rešitev te dileme bi bilo zelo koristno, da bi se črpali podatki o preteklih geoloških obdobjih, vendar je bilo do zdaj težko storiti zaradi pomanjkanja dovolj celovitih svetovnih poročil o starodavnih skupnostih (natančneje o fosilnih kompleksih, na podlagi katerih je mogoče obnoviti lastnosti dolgotrajnih skupnosti ). Takšna poročila so se končno začela pojavljati. Največji in najbolj podrobni podatki so mednarodna baza podatkov Paleobiology Database (PBDB). Do danes je bilo na to opravljenih okoli 80.000 paleontoloških zbirk. Z "zbiranjem" v PBDB pomeni kompleks mineralov, najdenih na enem mestu in v enem geološkem sloju. V večini primerov je taka zbirka bolj ali manj reprezentativen vzorec iz prave paleocommunity (ali iz več skupnosti, ki so v določenem obdobju obstajale v določeni regiji,po geoloških standardih ni prevelika). Glede na povprečno število rodov v zbirkah je mogoče oceniti raven raznolikosti starodavnih skupnosti – seveda, zelo približno, z mnogimi spremembami in pridržki, in le, če obstajajo podatki o zelo velikem številu zbirk.

Stabilnost paleo-skupnosti je težko meriti neposredno, vendar lahko uporabite parameter, ki je tesno povezan z njim in je natančno določen s fosilnim zapisom – trajanje obstoja vrst ali rodov, ki tvorijo te paleo-skupnosti. Očitno je, da bi rojstvo otroka, omejeno na trajnostne skupnosti, moralo, če bi bile druge stvari enake, manj pogoste in zato živeti dlje v primerjavi z delom, omejenim na nestabilne skupnosti.

Te ugotovitve so bile osnova študije, katere rezultati so objavljeni v zadnji številki revije. Paleobiologija. Delo je opravil avtor teh vrstic. Podatke PBDB smo uporabili pri vseh morskih živalih Phanerozoic eon (zadnjih 542 milijonov let zgodovine Zemlje). Kot se je izkazalo, obstaja pozitivna korelacija med trajanjem L obstoja roda in povprečnim plemenskim bogastvom D zbirk, v katerih so predstavniki tega rodu.Z drugimi besedami, rojstva, ki so živela v bogatih in raznolikih skupnostih, so obstajala dlje kot rojstva, omejena na revne skupnosti.

Obstaja pozitivna korelacija med življenjsko dobo rodov fosilnih morskih živali (L, dolgoživost) in povprečnim generičnim bogastvom paleontoloških zbirk, v katerih so predstavniki teh rodov (D, raznolikost). Vsaka točka na grafu ustreza enemu rodu. Logaritemska lestvica. Sl. iz zadevnega členaPaleobiologija

Vendar pa v takšnih študijah ni le polovica bitke za iskanje želenega vzorca, temveč samo začetek dela. Večina članka je morala upoštevati možne alternativne razlage za ugotovljeno odvisnost. Dejansko pozitivna korelacija ne pomeni nujno, da obstaja vzročno razmerje med obema količinajema (to pomeni, da velika raznolikost prispeva k trajnosti). Korelacijo lahko povzročijo "tuji" dejavniki, ki na podoben način vplivajo na L in D.

Na primer, lahko se domneva, da blizu ekvatorja, kjer so skupnosti bolj raznolike, rojstvo umre manj pogosto kot na visokih širinah – ne zato, ker živijo v različnih skupnostih, temveč le zato, ker lahko toplo podnebje zmanjša verjetnost izumrtja.Da bi to preverili, so bile zbirke iz različnih širinskih con analizirane ločeno. Izkazalo se je, da v posameznih conah (vsakih 10 ° paleolatutov) še vedno obstaja pozitivna korelacija. Torej, to ni širinski gradient. Podobno so bile preizkušene tudi druge hipoteze o možnem vplivu različnih dejavnikov, vključno z globokim gradientom (upoštevali smo globokomorske in plitvne skupnosti ločeno) in stopnjo lithifikacije kamenja. V lithificiranih, torej okamenjenih fosilnih kamninah se ohranijo slabše kot v ohlapnih, zato lithifikacija lahko istočasno zmanjša D in L, s čimer ustvarja opazovano pozitivno korelacijo. Izkazalo se je, da je pozitiven odnos med L in D tudi ob upoštevanju vseh teh dejavnikov še vedno pomemben.

Med drugim je vpliv "časa"ogredo gradient. Dejstvo je, da sta se povprečna življenjska doba rodov in povprečno plemensko bogastvo morskih skupnosti povečevala med fenerozojem kot celoto. Ali lahko ta vzporedna rast razloži ugotovljeno korelacijo? Da preverimo to, smo morali ločeno preučiti zbirke, ki so časovno razporejene za ločevanje časovnih intervalov,vključno s tistimi, v katerih niso rasli niti D niti L. Korelacija se je izognila temu testu.

Rast povprečnega trajanja dela (L) med fenerozojem. Ob horizontalni osi – čas v milijonih letih od začetka Phanerozoic (od 542 milijonov let do danes). Navpična os – povprečno trajanje obstoja (v milijonih letih) vseh rodov, ki so takrat obstajale. Za rodove, ki do danes še niso izumrli, je bilo uporabljeno "pričakovano" trajanje obstoja, izračunano na podlagi znane stopnje izumrtja rodov morskih živali v cenozoiku (v zadnjih 65 Ma). Ta stopnja je približno 0,7% rojstev v milijonih letih. Sl. iz zadevnega členaPaleobiologija

Rezultati kažejo, da je učinek raznolikosti na trajnostni svet na splošno še vedno pozitiven. To pomeni, da živijo v raznoliki skupnosti, druge stvari pa so enake, zmanjšuje verjetnost izumrtja. Vendar raznolikost skupnosti vpliva na pričakovano življenjsko dobo ob rojstvu otroka. To je razvidno iz majhne vrednosti korelacijskega koeficienta. Ugotovljena korelacija je šibka, čeprav ima zelo visoko statistično značilnost.Toda to je bilo pričakovati, ker raznolikost skupnosti nikakor ni edini (ali glavni) dejavnik, ki določa, kako dolgo bo ta vrsta na svetu obstajala. Življenjska doba rodu je odvisna od različnih razlogov, velikost D je le ena od njih. Gre za učinek kajenja na življenjsko dobo osebe: korelacija je zelo šibka, vendar zelo pomembna.

Rast povprečne vrednosti D med fenerozojem (odraža dinamiko plemenskega bogastva morskih skupnosti). V nasprotju z L se je ta vrednost povečala v koraku: obstajala sta dve relativno kratki obdobji hitre rasti D, ko je prišlo do globalnega prestrukturiranja morskih skupnosti, povezanih z njihovim radikalnim zapletom. Prvo prestrukturiranje je potekalo ob koncu kambrijanca – začetka ordovščine (50-75 milijonov let od začetka Phanerozoic), drugo na koncu mezozoika – začetek cenozoika (450-500 milijonov let). Debela črta izračunano za vse rodove tanek – za tiste, ki jih najdemo le v liziranih (fosiliziranih) kamninah. Sl. iz zadevnega členaPaleobiologija

Dobljeni rezultati so v dobrimi soglasju s prej predlaganim hiperboličnim modelom rasti biotske raznovrstnosti (glej: biotska raznovrstnost, podobno kot populacija, raste vzdolž hiperbole, flora in favna celin evoluira po hiperboličnem zakonu).Hiperbolična narava rasti biotske raznovrstnosti kaže na to, da ta proces vodijo kompleksne pozitivne povratne informacije. Z drugimi besedami, večja je raznolikost, bolj pogoj za ustvarjanje še hitrejše rasti. Seveda se takšna samozavestna rast ne more nadaljevati za nedoločen čas, prej ali slej bo zagotovo začela upočasniti – kaj se je začelo zgoditi s svetovnim prebivalstvom v šestdesetih letih prejšnjega stoletja.

V evoluciji biotske raznovrstnosti so možni vsaj dva mehanizma pozitivne povratne informacije, ki lahko razložita njeno hiperbolično rast. Prvo od teh je bilo preizkušeno v tem delu in prejelo potrditev: rast raznolikosti skupnosti vodi k povečanju njihove stabilnosti, kar posledično zmanjšuje stopnjo izumrtja rodov. Posledično se skupno število rojstev hitro povečuje. Drugi mehanizem temelji na dejstvu, da lahko nove vrste ustvarjajo niše za naslednjo "generacijo" novih vrst (glej: Reakcijo verig, Elementi, 11. februar 2009). Zato lahko pod določenimi pogoji rast raznolikosti skupnosti poveča verjetnost novih vrst v tej skupnosti.Učinkovitost tega mehanizma se lahko oceni tudi na podlagi podatkov iz PBDB, ki jih trenutno poskušamo opraviti s svojimi kolegi.

Vir: Alexander V. Markov. Alfa raznolikost morskih skupnosti Phanerozoic pozitivno povezuje z dolgožnostjo rodov (celotno besedilo – PDF, 725 Kb) // Paleobiologija. 2009. V. 35. str. 231-250.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

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