[g-mokslai] Vakarų Šiaurės Amerika vėlyvajame kreidos pabaigoje - milžiniška ir vienalytė dinozaurų ekosistema
3 views
Skip to first unread message
Andrej S
Apr 28, 2010, 8:05:35 AM4/28/10
to G-mokslai
Biologinė įvairovė - tai svarbi tema ekosistemų veikimo supratimo tyrimuose. Dažniausiai ji apibūdinama taksonominiu turtingumu (angl. taxonomic richness), t.y. kiek rūšių egzistuoja vienu metu vienoje vietovėje. Tai, taip vadinama alfa įvairovė. Tačiau, alfa įvairovė nėra viskas. Biologinė įvairovė yra struktūrizuota erdvėje ir laike. Tam, kad apibūdinti įvairovę tarp radimviečių, sukurta beta įvairovės koncepcija (įvairovė tarp skirtingų ekosistemų viename regione). Trečiasis biologinės įvairovės įvertis yra gama įvairovė, kuri apibūdina tarp-regioninę įvairovę (Sepkoski, 1988). Šie matai rodo biologinės įvairovės struktūrizaciją skirtinguose erdvės masteliuose. Ši įvairovės struktūrizacija yra funkcija nuo aplinkos (sudėtingesnis reljefas bei netolygesnis klimatas nulemia didesnę struktūrizaciją) bei nuo pačių organizmų sandaros ir fiziologijos (kuo judresni organizmai, tuo mažiau tikėtina, kad jie struktūrizuosis regioniškai).
Iki visai neseniai, stuburinių paleontologijoje dauguma tyrimų buvo sukoncentruojama ties detaliu atskirų individų aprašymų. Tačiau, praėjus dviem šimtam metų, susikaupė pakankamas medžiagos kiekis, tam kad galima būtu atsakyti į tikrai didelius klausimus apie praeities biotų struktūrą ir dinamiką.
Stuburinių paleontologai iš Kanados McGill'o universiteto - Matthew J. Vavrek ir Hans C. E. Larsson, atliko detalų Vakarinės Šiaurės Amerikos regiono, vėlyvosios kreidos Maachstrichčio amžiaus (tarp 71 ir 65 mln. metų prieš dabartį) nepaukštiškų dinozaurų, regioninės biologinės įvairovės struktūros tyrimą. Jie atliko, paleobiologijos duomenų bazėje (PBDB) esančių nagrinėjamo amžiaus radimviečių statistinį beta įvairovės ir daugiamatės ordinacijos tyrimą. Šis tyrimas sukoncentruotas trumpame laikotarpyje, tam kad užfiksuoti realiai vienų su kitais gyvenusių nepaukštiškų dinozaurų paplitimą ir reikšmę skirtingose šio paleokontinento vietovėse (duomenys apie Aliaskos ir Meksikos dinozaurus nebuvo įtraukiami į nagrinėjamą tyrimą). Vakarų Šiaurės Amerika, kreidos periodo pabaigoje, geografiškai buvo milžiniška sala, atskirta nuo Rytinės Šiaurės Amerikos salos, plačia ir einančia išilgai viso kontinento Vidine jūra, kuri atsirado dėl viršutinės mantijos konvekcijos sukeltos depresijos po Š. Amerikos kontinentu, kur priverstinę konvekciją sukėlė, po šia plokšte subdukavusi Faralonų okenaninė plokštė . Taigi, šioje 1,5 mln. km^2 ploto saloje-kontinente, tuo metu gyveno charizmatiška tiranozaurų, triceratopsų ir ančiasnapių dinozaurų fauna, kuri dažnai populiariojoje kultūroje painiojama su juros periodo faunomis. Taigi, kaip tokia sąlygų kombinacija (izoliuotas ir apsuptas šiltomis jūromis ir vandenynu kontinentas su gausia megafauna), galėjo įtakoti biogeografinę dinozaurų struktūrizaciją?
Ankstesni tyrimai rodė, kad dinozaurų įvairovė šiame regione ir laike buvo struktūrizuota pagal platumas, kur pietums buvo būdingi milžiniškų zauropodų Alamosaurus radiniai, centrinėje dalyje stambaus raguotojo dinozauro Triceratops ir šiaurinė dalis charakterizuojama smulkaus ir primityvaus raguotojo dinozauro Leptoceratops liekanomis - S_A_dinozauru_biogeografija.jpg. Tačiau, prieš tai daryti tyrimai buvo paremti tiesioginiu radimvietėse rastų dinozaurų sąrašų skaitymų, neįtraukiant į analizę duomenų nepilnumo ir imčių dydžio netolygumo veiksnių. Nagrinėjamame tyrime, kaip tik tas ir buvo atlikta. Apskaičiavus alfa įvairovę, skirtingose radimvietėse ir turint omeny koks tų imčių dydis, buvo atliktos daugiamatės ordinacijos procedūros - pavyzdžiai sugrupuoti ieškant minimalaus ilgio medžio jungiančio juos (angl. minimum spanning tree), bei naudojant nemetrinį daugiamatį skeilingą. Jei iš tikrųjų egzistuotu diskontiniumas variacijoje, tarp skirtingų vietovių, šie ordinaciniai metodai parodytu radimviečių klasterius.
Kaip parodė tyrimas, beta įvairovė yra ganėtinai didelė, tačiau ji stipriai koreliuojasi su imties dydžiu (r=0,79, p<<0.001), kas nurodo į stipria nepakankamo imties dydžio įtaką įverčiams. Todėl autoriai apsiribojo tiktai 4 radimviečių, kur surasta daugiau nei po 100 dinozaurų, liekanų lyginamuoju tyrimu. Atlikus šių vietovių su didelėmis imtimis statistinį palyginimą, beta įvairovės įverčiai stipriai nukrito (kas nurodo, kad kuo didesnė imtis, tuo panašesnės pasidarė skirtingos geografinės vietovės pagal dinozaurų sudėtį). Be to, mažiausio ilgio medžiai, nurodantis labiausiai panašias pagal sudėtį vieną į kitą vietoves, uždėti ant geografinių koordinačių, taip pat nerodo erdvinės struktūrizacijos (tolimos ir artimos vietovės turi vienodą tarpusavio panašumo tikėtinumą)(pav. A); nenurodo į tai ir daugiamatis nemetrinis skeilingas (pav. B); bei porinio panašumo indeksai (matuojant Simpsono panašumo indeksu), kurie didėjant atstumui tarp skirtingų radimviečių skila labai nežymiai (pav. C) - Dinozauru _radimvieciu _panasumas.jpg.
Toks nedidelis beta įvairovės lygis, arba kitais žodžiais tariant didelis ekosistemų homogeniškumas kontinento lygyje, gali turėti keletą paaiškinimų. Matomas ekosistemų homogeniškumas gali būti paleontologinio metraščio artefaktas, kai kaip vienalaikė priimamos skirtingo amžiaus faunos (juk tiriamas laikotarpis - Maachstrichtis trūko 6 milijonus metų). Juk yra žinoma, kad dabartiniai ir artimos praeities žinduoliai migravo nepriklausomai nuo kitų rūšių ir sudarydavo vis kitus rūšių kompleksus vykstant pleistoceno epochos ledynmečiams ir tarpledynmečiams, 350 tūkst. metų laiko masteliuose. Tačiau, kaip pažymi autoriai, kreidos periode klimatas buvo kur kas stabilesnis nei dabartinis kvartero periodo, todėl didelės, klimato sukeltos faunos migracijos yra mažai tikėtinos. Kitas paaiškinimas sako, kad maža beta įvairovė galėjo būti dėl klimato homogeniškumo, nes ties pusiauju kreidos periode buvo šilčiau vos keletą laipsniu, tuo tarpu aukštose platumose daugiau nei 15-25 laipsniais. Tai patvirtina ir dabartiniai stebėjimai, pvz. kur kas mažesnėje Anglijos teritorijoje, judrių organizmų - paukščių beta įvairovė yra didesnė nei V. Š. A. dinozaurų, tuo tarpu tropinių vabzdžių ji yra žemesnė.
Šis tyrimas rodo, kad dėka savo judrumo bei dėka šilto ir homogeniško klimato, Maachstrichčio amžiuje, Vakarų Šiaurės Amerikoje egzistavo turtinga rūšimis (vienoje vietovėje galėjo gyventi iki 16 skirtingų stambių ir milžiniškų nepaukštiškų dinozaurų genčių) bet mažo endemiškumo homogeniška milžiniška nepaukštiškų dinozaurų ekosistema, nusitiesusi nuo Karibų jūros iki Šiaurės leduotojo vandenyno.
Nuorodos:
Vavrek M. J. , H. C. E. Larsson. Low beta diversity of Maastrichtian dinosaurs of North America. Proceedings of the National Academy of Sciences, Published online before print April 19 2010 - Straipsnis "PNAS" žurnale apie vėlyvosios kreidos periodo, Maachstrichčio amžiaus, dinozaurų ekosistemas.
Sepkoski J. John. Alpha, beta, or gamma; where does all the diversity go? Paleobiology; July 1988; v. 14; no. 3; p. 221-234 - J. Sepkoski straipsnis "Paleobiology" žurnale apie biologinės įvairovės struktūros evoliuciją.
--
AS
--
G-mokslų konferencijos taisyklės:
http://docs.google.com/Doc?id=dgrhjhmq_114c9m79m
SGMD biblioteka:
http://www.sgmd.gf.vu.lt/index.php?option=com_content&view=article&id=15&Itemid=33
Video paskaitos:
http://video.google.com/videosearch?q=Student%C5%B3+Gamtinink%C5%B3+Mokslin%C4%97+Draugija
Iki visai neseniai, stuburinių paleontologijoje dauguma tyrimų buvo sukoncentruojama ties detaliu atskirų individų aprašymų. Tačiau, praėjus dviem šimtam metų, susikaupė pakankamas medžiagos kiekis, tam kad galima būtu atsakyti į tikrai didelius klausimus apie praeities biotų struktūrą ir dinamiką.
Stuburinių paleontologai iš Kanados McGill'o universiteto - Matthew J. Vavrek ir Hans C. E. Larsson, atliko detalų Vakarinės Šiaurės Amerikos regiono, vėlyvosios kreidos Maachstrichčio amžiaus (tarp 71 ir 65 mln. metų prieš dabartį) nepaukštiškų dinozaurų, regioninės biologinės įvairovės struktūros tyrimą. Jie atliko, paleobiologijos duomenų bazėje (PBDB) esančių nagrinėjamo amžiaus radimviečių statistinį beta įvairovės ir daugiamatės ordinacijos tyrimą. Šis tyrimas sukoncentruotas trumpame laikotarpyje, tam kad užfiksuoti realiai vienų su kitais gyvenusių nepaukštiškų dinozaurų paplitimą ir reikšmę skirtingose šio paleokontinento vietovėse (duomenys apie Aliaskos ir Meksikos dinozaurus nebuvo įtraukiami į nagrinėjamą tyrimą). Vakarų Šiaurės Amerika, kreidos periodo pabaigoje, geografiškai buvo milžiniška sala, atskirta nuo Rytinės Šiaurės Amerikos salos, plačia ir einančia išilgai viso kontinento Vidine jūra, kuri atsirado dėl viršutinės mantijos konvekcijos sukeltos depresijos po Š. Amerikos kontinentu, kur priverstinę konvekciją sukėlė, po šia plokšte subdukavusi Faralonų okenaninė plokštė . Taigi, šioje 1,5 mln. km^2 ploto saloje-kontinente, tuo metu gyveno charizmatiška tiranozaurų, triceratopsų ir ančiasnapių dinozaurų fauna, kuri dažnai populiariojoje kultūroje painiojama su juros periodo faunomis. Taigi, kaip tokia sąlygų kombinacija (izoliuotas ir apsuptas šiltomis jūromis ir vandenynu kontinentas su gausia megafauna), galėjo įtakoti biogeografinę dinozaurų struktūrizaciją?
Ankstesni tyrimai rodė, kad dinozaurų įvairovė šiame regione ir laike buvo struktūrizuota pagal platumas, kur pietums buvo būdingi milžiniškų zauropodų Alamosaurus radiniai, centrinėje dalyje stambaus raguotojo dinozauro Triceratops ir šiaurinė dalis charakterizuojama smulkaus ir primityvaus raguotojo dinozauro Leptoceratops liekanomis - S_A_dinozauru_biogeografija.jpg. Tačiau, prieš tai daryti tyrimai buvo paremti tiesioginiu radimvietėse rastų dinozaurų sąrašų skaitymų, neįtraukiant į analizę duomenų nepilnumo ir imčių dydžio netolygumo veiksnių. Nagrinėjamame tyrime, kaip tik tas ir buvo atlikta. Apskaičiavus alfa įvairovę, skirtingose radimvietėse ir turint omeny koks tų imčių dydis, buvo atliktos daugiamatės ordinacijos procedūros - pavyzdžiai sugrupuoti ieškant minimalaus ilgio medžio jungiančio juos (angl. minimum spanning tree), bei naudojant nemetrinį daugiamatį skeilingą. Jei iš tikrųjų egzistuotu diskontiniumas variacijoje, tarp skirtingų vietovių, šie ordinaciniai metodai parodytu radimviečių klasterius.
Kaip parodė tyrimas, beta įvairovė yra ganėtinai didelė, tačiau ji stipriai koreliuojasi su imties dydžiu (r=0,79, p<<0.001), kas nurodo į stipria nepakankamo imties dydžio įtaką įverčiams. Todėl autoriai apsiribojo tiktai 4 radimviečių, kur surasta daugiau nei po 100 dinozaurų, liekanų lyginamuoju tyrimu. Atlikus šių vietovių su didelėmis imtimis statistinį palyginimą, beta įvairovės įverčiai stipriai nukrito (kas nurodo, kad kuo didesnė imtis, tuo panašesnės pasidarė skirtingos geografinės vietovės pagal dinozaurų sudėtį). Be to, mažiausio ilgio medžiai, nurodantis labiausiai panašias pagal sudėtį vieną į kitą vietoves, uždėti ant geografinių koordinačių, taip pat nerodo erdvinės struktūrizacijos (tolimos ir artimos vietovės turi vienodą tarpusavio panašumo tikėtinumą)(pav. A); nenurodo į tai ir daugiamatis nemetrinis skeilingas (pav. B); bei porinio panašumo indeksai (matuojant Simpsono panašumo indeksu), kurie didėjant atstumui tarp skirtingų radimviečių skila labai nežymiai (pav. C) - Dinozauru _radimvieciu _panasumas.jpg.
Toks nedidelis beta įvairovės lygis, arba kitais žodžiais tariant didelis ekosistemų homogeniškumas kontinento lygyje, gali turėti keletą paaiškinimų. Matomas ekosistemų homogeniškumas gali būti paleontologinio metraščio artefaktas, kai kaip vienalaikė priimamos skirtingo amžiaus faunos (juk tiriamas laikotarpis - Maachstrichtis trūko 6 milijonus metų). Juk yra žinoma, kad dabartiniai ir artimos praeities žinduoliai migravo nepriklausomai nuo kitų rūšių ir sudarydavo vis kitus rūšių kompleksus vykstant pleistoceno epochos ledynmečiams ir tarpledynmečiams, 350 tūkst. metų laiko masteliuose. Tačiau, kaip pažymi autoriai, kreidos periode klimatas buvo kur kas stabilesnis nei dabartinis kvartero periodo, todėl didelės, klimato sukeltos faunos migracijos yra mažai tikėtinos. Kitas paaiškinimas sako, kad maža beta įvairovė galėjo būti dėl klimato homogeniškumo, nes ties pusiauju kreidos periode buvo šilčiau vos keletą laipsniu, tuo tarpu aukštose platumose daugiau nei 15-25 laipsniais. Tai patvirtina ir dabartiniai stebėjimai, pvz. kur kas mažesnėje Anglijos teritorijoje, judrių organizmų - paukščių beta įvairovė yra didesnė nei V. Š. A. dinozaurų, tuo tarpu tropinių vabzdžių ji yra žemesnė.
Šis tyrimas rodo, kad dėka savo judrumo bei dėka šilto ir homogeniško klimato, Maachstrichčio amžiuje, Vakarų Šiaurės Amerikoje egzistavo turtinga rūšimis (vienoje vietovėje galėjo gyventi iki 16 skirtingų stambių ir milžiniškų nepaukštiškų dinozaurų genčių) bet mažo endemiškumo homogeniška milžiniška nepaukštiškų dinozaurų ekosistema, nusitiesusi nuo Karibų jūros iki Šiaurės leduotojo vandenyno.
Nuorodos:
Vavrek M. J. , H. C. E. Larsson. Low beta diversity of Maastrichtian dinosaurs of North America. Proceedings of the National Academy of Sciences, Published online before print April 19 2010 - Straipsnis "PNAS" žurnale apie vėlyvosios kreidos periodo, Maachstrichčio amžiaus, dinozaurų ekosistemas.
Sepkoski J. John. Alpha, beta, or gamma; where does all the diversity go? Paleobiology; July 1988; v. 14; no. 3; p. 221-234 - J. Sepkoski straipsnis "Paleobiology" žurnale apie biologinės įvairovės struktūros evoliuciją.
--
AS
--
G-mokslų konferencijos taisyklės:
http://docs.google.com/Doc?id=dgrhjhmq_114c9m79m
SGMD biblioteka:
http://www.sgmd.gf.vu.lt/index.php?option=com_content&view=article&id=15&Itemid=33
Video paskaitos:
http://video.google.com/videosearch?q=Student%C5%B3+Gamtinink%C5%B3+Mokslin%C4%97+Draugija
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages