A 250 millió évvel ezelőtti nagy kihalás a tengeri ökoszisztémák összetettségének drámai növekedését eredményezte • Alexander Markov • Tudományos hírek a "Elemekről" • Paleontológia, ökológia

A 250 millió évvel ezelőtti nagy kihalás a tengeri ökoszisztémák összetettségének drámai növekedéséhez vezetett.

A tengeri állatok nemzetségének változása a Phanerozoic alatt. A vízszintes tengelyen – ez az idő millió évvel ezelőtt. A bal oldalon – a Phanerozoic kezdete, a jobb oldalon – a jelen. A kék pontok a két legnagyobb katasztrofális kihalást – a Paleozoikus és Mezozoik határ (250 millió évvel ezelőtt), valamint a mezozoikus és a kenózus határ (65 millió évvel ezelőtt) határán jelentik. J. Sepkoski (1996) szerint,

Az Egyesült Államokból és Ausztráliából származó paleontológusok, akik 1,176 paleontológiai gyűjtemény statisztikai elemzésén alapultak, arra a következtetésre jutottak, hogy a paleozoikus és mezozoikus korszakok fordulóján bekövetkező tömeges kihalás radikális változást eredményezett a tengeri közösségek szerkezetében. Az esemény előtt az egyszerű struktúrájú közösségek, a fajok közötti gyenge ökológiai kapcsolatok, az alacsony fajok sokfélesége és a rögzített szűrő adagolók dominanciája érvényesült a tengerekben. A nagy kihalás elpusztította ezeket az ősi közösségeket. Amikor a bióta visszaszerezte a válságot, az új közösségek bonyolultabbá és változatosabbá váltak, és a fajok közötti ökológiai kapcsolatok közelebb kerültek egymáshoz. A megújult közösségekben a mobil állatok domináltak.

A paleontológiai krónika nagy pontossággal és részletességgel lehetővé teszi számos állatcsoport evolúciós történetének helyreállítását – különösen azok, akiknek szilárd csontvázuk van.A paleontológiai adatok szerint sokkal nehezebb megítélni az ökoszisztémák és a bioszféra egészének fejlődését.

Ha figyelembe vesszük a "nyers" paleontológiai adatokat, úgy tűnik, egyértelműen azt mondják, hogy az elmúlt 540 millió év során az állati világ sokszínűsége nőtt, és az ökoszisztémák összetettebbek, változatosabbak és stabilabbak voltak (az elmúlt 540 millió év a Phanerozoic eon amelyre a krónika a legteljesebb, hiszen pontosan 540 millió évvel ezelőtt olyan csontvázú állatok jelentek meg és szorultak gyorsan.

Ez a növekedés nem volt egységes: gyors felgyorsulással történt, és az adatok részletesebb elemzése azt mutatja, hogy a növekedés gyorsulása hirtelen történt. Három fordulópontot világosan megkülönböztetünk a Phanerozoic Marine biota fejlődése során: 1) a nagy "sugárzás" a Ordovićianus (460-490 millió évvel ezelőtt) elején, amikor az osztályok és állatcsoportok tömeges megjelenése történt; 2) a Paleozoikum és Mezozoikum (251 millió évvel ezelőtt) fordulójában bekövetkezett tömeges kihalások közül a legnagyobb; 3) a második tömeges kihalás a mezozoikus és a kenozoik skálán (65 millió évvel ezelőtt). Adataink szerint minden ilyen válság után az újonnan megjelenő tengeri állatok nemzetségének átlagos időtartamának növekedése szórványosan növekedett (lásd A.V. Markov.A tengeri élővilág taxonómiai sokféleségének növekedési mechanizmusai a Phanerozoic // Paleontológiai folyóirat. 2002. No. 2. S. 3-13.

Ha a Phanerozoic tengeri állatok nemzetségét a megjelenésük szerint csoportosítjuk, létezésük átlagos időtartamának fokozatos növekedése észrevehetővé válik. Minél később megjelenik a verseny, annál hosszabb lesz. A kék pontok a paleozoikus / mezozoikus és a mezozoikus / kenózus határon a nagy kihalások pillanatát jelölik. A paleozoikus időszakok megnevezései: Cm – Kambria, O – Ordovićian, D – Devon, C – Carboniferous, P – Permian; Mesozoik: T – Triász, J – Jurassic, K – Kréta; Cenozoic: Pg – Paleogén, Ng – Neogén. By: Markov, 2002; Az adatokat az új (2004) geokronológiai skála szerint újraszámolják.

A teljes biológiai sokféleség három összetevőből áll: az alfa-diverzitás (az egy közösség átlagos fajainak száma), a béta-sokféleség (a közösség típusainak sokfélesége egy biogeográfiai régióban), a gamma-diverzitás (biogeográfiai régiók sokfélesége). Az alfa sokféleség a legegyszerűbb összetettség, előrehaladás, és ha igen, az ökoszisztémák tökéletessége.

Az évkönyvek hiányossága miatt az alfa sokféleség dinamikájának nyomon követése sokkal nehezebb, mint a teljes biológiai sokféleség dinamikája.A 70-es és 80-as években (és azóta ezek a becslések nem váltak pontosabbá, a kutatók jelentős erőfeszítései ellenére) a közösségben a fajok átlagos száma hirtelen kétszeresére emelkedett: az Ordovićianus elején és a mezozoikus és a kenozoik határán, vagyis a felsorolt ​​három kritikus vonal közül az első és a harmadik.

A tengeri közösségek minőségi összetétele is megváltozott. A Phanerozoik kezdeti, immobile, csatolt organizmusok uralták – szűrő adagolók, mint a tengeri liliomok, brachiopodok, bryozoans. Vannak viszonylag kevés ragadozó, aktív úszás és kúszás, valamint burrowing formák. A jövőben a válságtól a válságig változott a helyzet, és ugrásszerűen is: több mobil formát öltöttek, ideértve az ásókat is, a ragadozók viszonylagos sokfélesége nőtt. A fajok egyre kevesebbet haltak meg, ami azt jelenti, hogy a közösségek és az egyes fajok ellenállnak mindenféle környezeti változásnak.

Ezek a tények egyértelműen azt mutatják, hogy a phanerozoik során a tengeri közösségek változatosabbá, bonyolultabbá, tökéletesebbé és stabilabbá váltak. Az elmúlt években azonban sok paleontológus megkérdőjelezte a kép hitelességét.Az a tény, hogy az évkönyvek hiányosságai – mint sok okból kiderült – erőteljesen növekednek az életkorral. Például az ősi üledékes kőzeteket gyakrabban lítiumozzák, vagyis szilárd kőmonolithá alakulnak, összehasonlítva a fiatal sziklákkal, amelyek megőrzik a fanyarság és a folyóképességet. A lizált kőzetekből sokkal nehezebb kivonni az állatok, különösen a kicsi maradványokat. Nem ez az oka annak, hogy a paleozoikus paleontológiai gyűjtemények szegényebbek és egységesebbek, mint a mezozoikusok és a kenozók? Lehet, hogy a biológiai sokféleség egészen megfigyelt növekedése a Phanerozoik alatt egy műtermék, de a valóságban a biológiai sokféleség jelenlegi szintje a Phanerozoic kezdetén érte el, és azóta nem változott?

A litézis mellett más lehetséges szisztematikus hibák is előfordulhatnak, amelyek elvileg a Phanerozoikumban a növekvő sokféleség illúzióját eredményezhetik. Ez a fajta ásványi csontváz (aragonit) szelektív felbomlása az ősi kőzetekben, valamint azt a tényt, hogy a fiatal üledékes kőzetek általában sokkal tartósabbak, mint az ősiek. Vannak azonban ellentétes irányzatok.Így a Paleozoik paleontológiailag (Európában, Észak-Amerikában) a legjobban vizsgált régiói az ekvatoriális térségben helyezkedtek el, majd mérsékelt földrajzi szélességekké alakultak át. A sokféleség az egyenlítőnél mindig magasabb, mint a mérsékelt zónában, ezért ez a tendencia elméletileg nem szabad eltúlozni, hanem alulbecsülni kell a megfigyelt sokszínűség növekedését a Phanerozoic alatt.

Mindezek a problémák az elmúlt években paleontológusokkal szembesültek a paleontológiai gyűjtemények nagy nemzetközi adatbázisának (The Paleobiology Database) létrehozásával kapcsolatban, és ma a helyzet meglehetősen zavarosnak tűnik. A szakértők két táborra oszthatók: egyesek úgy vélik, hogy a megfigyelt kép egyáltalán nem bízható, mások azt állítják, hogy még így is lehetséges, mivel az azonosított hibaforrások részben kompenzálják egymást, és részben nem olyan jelentősek, mint az ellenfelek állítása.

Én vagyok a második táborban, és így a megjelenés a magazin legfrissebb számában tudomány a "mi" igazságosság új bizonyítékaival foglalkozó cikkek nem hagyhatják magamtól.

Peter Wagner, Matthew Kosnik és Scott Liedgard adatokat elemeztek 1,176 gyűjteményből A paleobiológiai adatbázisAmire az adatbázisban információ van az egyes fajok számáról.A meglévő környezeti elméletek szerint a közösség struktúráját a fajfüggetlenség mennyiségi eloszlása ​​(VBO) jellemzi. A legegyszerűbb módja ennek az eloszlás egységességének kiszámítása. A fejlett, rugalmas közösségek számára egy egységes RVO jellemző. Ez azt jelenti, hogy a különböző fajok száma a közösségben nem különbözik egymástól. Az olyan primitív, elnyomott, elmaradott közösségek esetében, amelyek egy vagy néhány faj éles dominanciájával jellemezhetők, és minden más faj elhanyagolható mennyiségben van jelen. Úgy véljük, hogy ez a közösség összetettségének finomabb és megbízhatóbb mérése, mint a fajok egyszerű számlálása (vagyis az alfa sokféleségének mérése).

Már kimutatták (M. G. Powell, M. Kowalewski 2002. A paleozoikus és a kenozoos tengeri fosszilis gyülekezetek növekedése, teljes szöveg Pdf, 230 Kb // geológia. V. 30: P. 331-334), hogy a Phanerozoik során az RBO egységessége a paleontológiai gyűjteményekben nő. Ez a közösségek szerkezetének fokozatos fejlődését és javítását jelzi. De ez is lehet egy műtermék, amely az ősi fosszíliák szegényebb megőrzésének következménye. Ezenkívül az ősi gyűjteményekben a PBO nagyfokú szabálytalansága azt jelezheti, hogy a Paleozoikban az alacsony alfa-diverzitás szintén műtermék.Az a tény, hogy ha egy kis véletlen mintát veszünk a "nem egységes" gyűjteményből, akkor kevesebb faj kerül bele a mintába, mint abban az esetben, ha az eredeti gyűjtemény "egységes".

Ezért nagyon fontos volt, hogy megbízhatóbb kritériumot találjunk a közösségek összetettségére, mint egy egyszerű alfa-diverzitás (fajszám) vagy a PBO egységessége. A szerzők megmutatták, hogy ilyen kritérium lehet a VBO megfeleltetése a számos szabványos matematikai eloszlás egyikének, amelyek mindegyikének saját ökológiai értelmezése van.

A meglévő ökológiai elméletek szerint, ha egy primitív közösségben a fajok közötti kapcsolatok egyszerűek (például csak a lakóterületre vonatkozó versenyre korlátozódnak, és a közösségbe behatoló új fajok nem hoznak létre új füleket, és nem járulnak hozzá a közösség által elfoglalt általános ökológiai tér bővítéséhez), akkor A PBO-nak meg kell felelnie az egyszerű matematikai modellek egyikének. Például a geometriai eloszlás, amelyben a fajok száma exponenciálisan csökken a leginkább tömegtolktól a legritkábbabbig (mondjuk a legnagyobb tömegtípus egy közösség összes egyede 1/2, a második tömeg – 1/4, a harmadik – 1/8 és t . d.).

Ha a közösség tökéletesebb, ha a fajok között összetett kapcsolat áll fenn, ha az új fajok kiterjesztik a közösség által elfoglalt ökológiai teret, és új rétegeket hoznak létre, ezáltal hozzájárulva az alfa sokféleség további növekedéséhez, akkor a VBO-nak meg kell felelnie az egyik összetettebb modellnek, például normál eloszlás.

A fajok bőségének eloszlása ​​az "egyszerű" és "komplex" közösségekben, ugyanolyan számú fajjal (100) és a PBO egyforma egységével. Ez nem empirikus bizonyíték, hanem tiszta elmélet. Egyszerű modellek: geometriai és Zéró összeg, komplex – lognormális és Zipf. A vízszintes tengely a taxonok (fajok vagy nemzetségek) rendszámait mutatja az elsőtől a századig, a taxonok pedig számuk csökkenő sorrendjében rendeződnek. A függőleges tengelyen a taxon részesedése az egész közösségben. Ábra. a további anyagoktól a cikkig tudomány

Wagner, Kosnik és Lidgard megmutatta, hogy a paleozoikban az "egyszerű" és "komplex" közösségek (azaz olyan közösségek, ahol a VBO megfelel az egyszerű és összetett modelleknek) közel azonos arányban van. Azonban a paleozoikus és mezozoikus fordulat nagyszerű kihalása után a helyzet drámaian megváltozik: ettől a pillanattól a mai napig2-3-szor több "bonyolult" közösség létezik, mint az "egyszerű".

Az "egyszerű" és "komplex" közösségek aránya a Phanerozoic alatt. Az idő balról jobbra halad. Az időszakok megnevezései: Cm – kambriai, O – Ordovićian, S – silurian, D – devon, C – szén, P – Permian, Tr – triász, J – Jurassic, K – Mel, T – Tercier (Paleogén + Neogén). A függőleges tengelyen – a gyűjtemények aránya egyszerű (terek) és komplex (háromszögeka) a fajok bőségének eloszlása ​​az adott korú gyűjtemények között. A függőleges pontozott vonal a tömeges kihalás a paleozoikus és mezozoikus határon. Ábra. a cikkről a tudomány

A szerzők meggyőzően megmutatták, hogy ez a közösség nem folytonos szövődménye nem műtermék. Például a fiatal és az ősi fajták lithifikációjának különbségei nem befolyásolhatják az eredményt, mert ha külön-külön figyelembe vesszük a lizált és nem lizált fajtákból származó gyűjteményeket, akkor mindkét gyűjteménycsoportban az eredmény ugyanaz. Hasonlóképpen a szerzők más lehetséges hibaforrásokat is ellenőriztek.

Így a paleozoikum és a mezozoikum körüli nagy kihalás után minőségi változás következett be a tengeri közösségek szerkezetében.A fajok közötti új közösségekben összetettebb kapcsolatok vannak, amelyek nem korlátozódnak a versenyre és tartalmaznak az együttműködés elemeit. A megújult tengeri ökoszisztémákban az állatok kezdtek dominálni, képesek a közösség ökológiai térének kibővítésére, más fajták számára teremtett rétegeket, és képesek arra, hogy maguk is profitáljanak a közösség más tagjai által végrehajtott környezeti változásokból.

Ez azonban nem vezethet a közösség átlagos számának növekedéséhez, azaz az alfa sokféleséghez. Az RVO elemzése az ókori közösségekben megerősítette, hogy a Phanerozoicban megfigyelt alfa-diverzitás növekedése valószínűleg nem műtermék, és ennek a mutatónak a növekedése a paleozoikus és a mezozoikus vonal esetében jelentősen megnövekedett, bár a gyűjteményekben szereplő fajok számának "nyers" adatai nem mutatják ezt .

Ez viszont azt sugallja, hogy a Phanerozoic során a teljes biológiai sokféleség megfigyelhető növekedése (lásd az első számot) szintén valószínűleg nem egy műtermék.

Így az elmúlt 540 millió év folyamán a progresszív fejlődés nemcsak a tengeri állatok egyéni csoportjain, hanem a teljes közösségek szintjén és a tengeri élővilág szintjén is megtörtént.

Forrás: Peter J. Wagner, Matthew A. Kosnik, Scott Lidgard.A bőségbeli eloszlások a poszt-paleozoikus tengeri ökoszisztémák növekvő komplexitását jelzik // tudomány. 2006. V. 314. P. 1289-1292.

Lásd még:
A.V. Markov. Az evolúció mennyiségi törvényei.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

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