Veliko izumiranje prije 250 milijuna godina dovelo je do dramatičnog povećanja složenosti morskih ekosustava • Aleksandar Markov • Znanstvena vijest o "Elementama" • Paleontologija, ekologija

Veliko izumiranje prije 250 milijuna godina dovelo je do dramatičnog povećanja složenosti morskih ekosustava.

Promjene broja rodova morskih životinja tijekom Phanerozoic. Na horizontalnoj osi – vrijeme prije milijun godina. S lijeve strane – početak Phanerozoika, desno – sadašnjost. Plave točkice obilježavaju dva najveća katastrofalna izumiranja – na paleozojskoj i mezozojskoj granici (prije 250 milijuna godina) i na granici mezozoika i kenozoika (prije 65 milijuna godina). Prema J. Sepkoski (1996)

Paleontolozi iz SAD-a i Australije, temeljeni na statističkoj analizi od 1.176 paleontoloških zbirki, zaključili su da masovno izumiranje na prijelazu paleozojskih i mezozojskih razdoblja dovodi do radikalne promjene strukture morskih zajednica. Prije ovog događaja dominirali su zajednice s jednostavnom strukturom, slabe ekološke veze između vrsta, niske raznolikosti vrsta i dominantnosti nepokretnih filtera. Veliko izumiranje uništio je ove drevne zajednice. Kada se biota oporavila od krize, nove zajednice pokazale su se složenijima i raznolikijima, a ekološke veze među vrstama postale su bliže. U obnovljenim zajednicama mobilne životinje su počele prevladavati.

Paleontološka kronika omogućuje veliku preciznost i detalje kako bi se vratila evolucijska povijest mnogih skupina životinja – posebno onih koji imaju čvrsti kostur.Prema paleontološkim podacima, puno je teže procijeniti evoluciju ekosustava i biosfere kao cjeline.

Ako uzmete "sirove" paleontološke podatke, čini se da nedvosmisleno govore da je u proteklih 540 milijuna godina narasla raznolikost životinjskog svijeta kao cjeline, a ekosustavi su postali složeniji, raznoliki i stabilniji (posljednjih 540 milijuna godina je Phanerozoic Eon za koje je kronika najkompletnija, jer je upravo prije 540 milijuna godina životinje s kosturima pojavile i brzo se množile.

Taj rast nije bio jedinstven: dogodio se s velikim ubrzanjem, a detaljnija analiza podataka pokazuje da je ubrzanje rasta naglo nastupilo. Tri evolucijska mjesta jasno se razlikuju u evoluciji fenangelozne morske biote: 1) veliko "zračenje" na početku Ordovičana (prije 460-490 milijuna godina), kada se pojavila masovna pojava klasa i skupina životinja; 2) najveće od svih masovnih izumiranja koje su se dogodile na prijelazu paleozoika i mezozoika (prije 251 milijuna godina); 3) druga masovna izumiranja na mjerilu mezozoika i kenozoika (prije 65 milijuna godina). Prema našim podacima, nakon svake od ovih kriza, prosječno trajanje postojanja novih generacija morskih životinja povećalo se sporadično (vidi A.V. Markov.O mehanizmima rasta taksonomske raznolikosti morske biote u Phanerozoic // Paleontološki časopis, 2002. br. 2. S. 3-13).

Ako grupu generacija pomorskih životinja u skladu s vremenom njihova pojavljivanja, postaje vidljiv porast prosječnog trajanja njihovog postojanja. Kasnije se pojavila utrka, to će više živjeti. Plave točke označavaju trenutke velikih izumiranja na paleozojskoj / mezozojskoj i mezozojskoj / kenozojskoj granici. Oznake paleozojskih razdoblja: Cm – Kambrij, O – Ordovician, D – Devon, C – Karboniferni, P – Perm; Mesozoik: T – trijas, J – Juras, K – Krede; Cenozoic: Pg – Paleogene, Ng – Neogene. Autor: Markov, 2002; Podaci se preračunavaju prema novom (2004) geokronološkom mjerilu.

Ukupna biološka raznolikost sastoji se od tri komponente: alfa-raznolikost (prosječan broj vrsta u jednoj zajednici), beta-raznolikost (raznolikost vrsta zajednice unutar jednog biogeografskog područja), gama-raznolikost (raznolikost biogeografskih regija). Alfa raznolikost je također najjednostavnija mjera složenosti, napretka i, ako želite, savršenstva ekosustava.

Zbog nepotpunosti analiza, praćenje dinamike alfa raznolikosti mnogo je teže od dinamike ukupne biološke raznolikosti.Prema raspoloživim procjenama dobivenim u sedamdesetim i osamdesetim godinama (i od tada ove procjene nisu postale točnije, unatoč znatnim naporima istraživača), prosječan broj vrsta u zajednici naglo se povećao dva puta: na početku Ordovičana i na granici mezozoika i kenozoika, to jest, na prvom i trećem od tri kritične linije navedene.

Također se promijenio i kvalitativni sastav morskih zajednica. Na početku Phanerozoic, nepokretni, pridruženi organizmi su dominirali – filter feeders, kao što su morske ljuske, brachiopods, bryozoans. Bilo je relativno malo grabežljivih, aktivnih plivanja i puzanja, kao i burrowing oblika. U budućnosti, od krize do krize, situacija se promijenila, a također i skokovi: više mobilnih oblika, uključujući i kopanje, relativna raznolikost grabežljivaca je rasla. Vrste su sve manje i manje, što znači da su zajednice i pojedine vrste postale otpornije na sve vrste promjena u okolišu.

Ove činjenice, čini se, jasno pokazuju da su tijekom Phanerozoika, morske zajednice postale raznovrsnije, složenije, savršenije i stabilnije. Međutim, posljednjih godina mnogi paleontolozi su ispitivali autentičnost ove slike.Činjenica je da je nepotpunost analala, kao što se ispostavilo, iz raznih razloga, snažno raste s godinama. Na primjer, drevne sedimentne stijene češće su litificirane, tj. Pretvorene u čvrsti kameni monolit, u usporedbi s mladim stijenama koje čuvaju lomljivost i protočnost. Od litificiranih stijena, puno je teže izvaditi fosilne ostatke životinja, posebno malih. Nije li to razlog što su paleozočke paleontološke zbirke siromašnije i ujednačenije od mezozoika i kenozoika? Možda je cijeli promatrani rast bioraznolikosti tijekom Phanerozoika artefakt, ali u stvarnosti je sadašnja razina biološke raznolikosti postignuta na samom početku Phanerozoika i nije se promijenila od tada?

Uz litijanje, postoje i drugi mogući izvori sustavnih pogrešaka, koji u načelu mogu stvoriti iluziju rastuće raznolikosti tijekom Phanerozoika. Ovo selektivno otapanje mineralnih kostura određene vrste (aragonita) u starim stijenama, kao i činjenica da su mlade sedimentne stijene uglavnom očuvanije od starih. Postoje, međutim, suprotni trendovi.Dakle, najčešće istražene regije paleontološki (Europa, Sjeverna Amerika) u Paleozoici smještene su u ekvatorijalnoj regiji, a zatim su se prebacile na umjerene geografske širine. Raznolikost na ekvatoru je uvijek veća nego u umjerenoj zoni, pa ta tendencija, u teoriji, ne bi trebala pretjerivati, već podcjenjuju zapaženi porast raznolikosti tijekom Phanerozoika.

Svi ovi problemi suočili su se paleontologa posljednjih godina u vezi s stvaranjem velike međunarodne baze podataka paleontoloških zbirki (The Paleobiology Database), a danas situacija izgleda prilično zbunjujuća. Stručnjaci su podijeljeni u dva logora: neki vjeruju da se promatrana slika uopće ne može pouzdavati, drugi tvrde da je to još uvijek moguće, budući da su identificirani izvori pogreške dijelom nadoknadili jedan drugoga, a djelomično nisu tako značajni kao što tvrde protivnici.

Ja sam u drugom kampu, a time i izgledu u posljednjem broju časopisa znanost članci s novim dokazima o "našoj" ispravnosti ne mogu ne dopustiti da me molim.

Peter Wagner, Matthew Kosnik i Scott Liedgard analizirali su podatke iz 1.176 zbirki iz Baza podataka paleobiologijeZa što u bazi podataka postoji podatak o broju svake vrste.Prema postojećim teorijama o okolišu, struktura zajednice može se procijeniti po prirodi kvantitativne raspodjele obilja vrsta (VBO). Najlakši je način izračunati ujednačenost ove distribucije. Za razvijene, elastične zajednice, jedinstveniji RVO je karakterističan. To znači da broj različitih vrsta u zajednici nije jako različit od drugih. Za primitive, potlačene, nerazvijene zajednice karakterizirane oštrom prevlastu jedne ili nekoliko vrsta, a sve druge vrste prisutne su u zanemarivim količinama. Vjeruje se da je ovo suptilnija i pouzdanija mjera složenosti zajednice od jednostavnog broja vrsta u njemu (tj. Mjerenje alfa raznolikosti).

Već je prikazano (M.G. Powell, M. Kowalewski, 2002. Povećanje paleozoika i kenozoika u morskim fosilnim skupinama, Puni tekst Pdf, 230 Kb // geologija, V. 30: P. 331-334) da tijekom Phanerozoika raste uniformnost RBO u paleontološkim zbirkama. Čini se da to ukazuje na progresivni razvoj i poboljšanje strukture zajednica. Ali to može biti i artefakt, posljedica siromašnijeg očuvanja antičkih fosila. Osim toga, visoka nepravilnost PBO u drevnim zbirkama može ukazivati ​​na to da je niska alfa raznolikost u Paleozoici također artefakt.Činjenica je da ako uzmemo mali slučajni uzorak iz "nejednolikog" zbirke, tada će u uzorak biti uključeno manje vrsta nego u slučaju kad je izvorna kolekcija "ujednačena".

Stoga je bilo vrlo važno pronaći neki pouzdaniji kriterij za složenost zajednica od jednostavne alfa-raznolikosti (broj vrsta) ili ujednačenosti OBO. Autori su pokazali da takav kriterij može biti korespondencija VBO s jednim od nekoliko standardnih matematičkih distribucija, od kojih svaka ima svoju ekološku interpretaciju.

Prema postojećim ekološkim teorijama, ako su u primitivnoj zajednici odnosi među vrstama jednostavni (na primjer, oni su svedeni samo na konkurenciju za životni prostor, a nove vrste koje prolaze kroz zajednicu ne stvaraju nove niše i ne pridonose širenju općeg ekološkog prostora koji okupira zajednica), a zatim OOD mora odgovarati jednom od nekoliko jednostavnih matematičkih modela. Na primjer, geometrijska raspodjela, u kojoj se broj vrsta eksponencijalno smanjuje od najviše masovnog tipa do najrjeđih (recimo, najveći masovni tip je 1/2 svih pojedinaca u zajednici, drugi maseni – 1/4, treći – 1/8 i t d.).,

Ako je zajednica savršenija, ako postoje kompleksni odnosi između vrsta, ako nove vrste proširuju ekološki prostor koji okupira zajednica i stvaraju nove niše, a time pridonose daljnjem rastu alfa raznolikosti, onda VBO mora odgovarati jednom od složenijih modela, na primjer normalna distribucija.

Distribucija obilnih vrsta u "jednostavnim" i "složenim" zajednicama s istim brojem vrsta (100) i iste uniformnosti OOD-a. Ovo nije empirijski dokaz, već čista teorija. Jednostavni modeli: geometrijski i Zero zbroj, kompleks – logaritamsko i Zipf, Horizontalna os prikazuje redni broj taxa (vrsta ili rodova) od prvog do stotoga, s time da su svojte raspoređene u silaznom redoslijedu njihova broja. Na vertikalnoj osi udio taxona u ukupnoj zajednici. Sl. od dodatnih materijala do članka u znanost

Wagner, Kosnik i Lidgard pokazali su da u Paleozoicima postoji približno jednaki omjer "jednostavnih" i "složenih" zajednica (tj. Zajednica u kojima VBO odgovara jednostavnim i složenim modelima). Međutim, nakon velikog izumiranja na prijelazu paleozoika i mezozoika, situacija se dramatično mijenja: od ovog trenutka do danasPostoje dvostruko više "kompliciranih" zajednica nego "jednostavne".

Omjer "jednostavnih" i "složenih" zajednica tijekom Phanerozoika. Vrijeme ide s lijeva na desno. Određivanje razdoblja: Cm – kambrijski, O – Ordovician, S – silurian, D – Devon, C – ugljen, P – Permijan, Tr – trijas, J – Juras, K – Mel, T – Tercijarni (Paleogeni + Neogeni). Na okomitoj osi – udio zbirki s jednostavnim (trgovi) i kompleks (trokutia) raspodjelu obilnih vrsta među zbirkama određene dobi. Okomita točkasta crta je masovno izumiranje na paleozojskoj i mezozojskoj granici. Sl. od članka do znanost

Autori su uvjerljivo pokazali da ova diskontinuirana komplikacija zajednica nije artefakt. Na primjer, razlike u stupnju litijalizacije mladih i drevnih pasmina nisu mogle utjecati na rezultat, jer ako uzmemo u obzir zbirke koje potječu iz litioznih i nebitnih pasmina, onda je u obje skupine zbirki rezultat jednak. Slično tome, autori su provjerili i druge moguće izvore pogreške.

Tako je, nakon velikog izumiranja na prijelazu paleozoika i mezozoika, došlo do kvalitativne promjene u strukturi morskih zajednica.U novim zajednicama između vrsta, postoje složenije odnose koji nisu ograničeni na tržišno natjecanje i uključuju elemente suradnje. Ažurirani morski ekosustavi su počeli dominirati životinje u mogućnosti proširiti ekološku prostor zajednicu, stvarajući niša za druge vrste, te su u mogućnosti sami da se koristi od promjene u okruženju, koje se provode od strane drugih članova zajednice.

To ne može dovesti do povećanja prosječnog broja vrsta u zajednici, tj. Alfa raznolikosti. Analiza RVO u drevnim zajednicama potvrdio da promatraju u fanerozoik rast alfa raznolikosti, najvjerojatnije, nije artefakt, sa značajnim porastom ovog indeksa trebao se dogodila na prijelazu iz paleozoika i mezozoika, ali „sirovih” podataka o broju vrsta u zbirkama ne pokazuju ,

Ovo, pak, sugerira da je uočeno povećanje ukupne ukupne biološke raznolikosti tijekom Phanerozoic (vidi prvi lik) je, najvjerojatnije, nije artefakt.

Dakle, tijekom posljednjih 540 milijuna godina progresivnog razvoja došlo je ne samo na razini pojedinih skupina morskih životinja, ali i na razini cijelih zajednica, a na razini cijele morskog bioti kao cjeline.

izvor: Peter J. Wagner, Matthew A. Kosnik, Scott Lidgard.Distribucija obilja ukazuje na povećanu složenost postpaleozoškog morskog ekosustava // znanost, 2006. V. 314. P. 1289-1292.

Vidi također:
A.V. Markov. Kvantitativni zakoni evolucije.


Like this post? Please share to your friends:

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