Būrių egzistavimo trukmė priklauso nuo genčių trukmės, bet ne nuo jų kiekio
0 views
Skip to first unread message
Andrej S
Dec 21, 2009, 7:27:31 PM12/21/09
to G-mokslai
Dar 1973 metais biologas teoretikas ir paleobiologas Leigh Van Valen, pastebėjo, kad kiekviena stambi taksonominė grupė turi savo būdingą atsiradimų ir išmirimų greitį ir gali būti apibūdinta, gyvavimo pusperiodžiu (panašiai kaip ir radioaktyvių izotopų skilime). Aišku, tas išmirimo pastovumas (kad kiekvieną laiko momentą, tos pačios grupės atstovai turi vienodą išmirimo tikimybę) tiktai sąlyginis. Skirtingos grupės turi skirtingą išgyvenamumo potencialą, bet jos dažniausiai išmiršta ne pastoviai bet impulsiškai, vykstant masiniams ar lokaliems išmirimams (išmirimai labiau klasterizuoti, nei tuomet jei jie būtu buvę pasiskirstę atsitiktinai laiko atžvilgiu). Taip pat nustatyta, kad senesnės grupės turi mažesni išmirimo potencialą (taigi išmirimai nėra visiškai atsitiktiniai ir ilgiau išgyvena iš pat pradžių labiau atsparios grupės). Tačiau, nepaisant šių nukrypimų nuo Van Valeno modelio, skirtingos grupės vis dėl to gerai uždokumentuota, kad turi skirtingą išmirimo tikimybę (pvz. vidutinė žinduolių rūšis išgyvena apie 2,5 mln. metų, tuo tarpu dauguma jūrinių bestuburių tipiškai ilgiau).
Bet kaip ten bebūtu, sužinoti kas nulemia tam tikros grupės išgyvenamumą yra svarbu, norint suprasti makroevoliucijos varomąsias jėgas. Būtent tokį tyrimą atliko fizikų teoretikų (Stefan Bornholdt, Kim Sneppen) ir geologės (Hildegard Westphal) grupė, kurie sieja savo darbą su biologijos teorija, kuris buvo pateiktas "Theory in Biosciences" žurnale 2008 metais.
Autoriai ištyrė išgyvenamumo statistikas Sepkoskio išmirusių jūrinių bestuburių duomenų bazėje, įvairiuose taksonominiuose lygiuose - t. y. būrių ir juos sudarančių genčių lygyje. Ankstesni tyrimai rodė, kad stambaus mastelio diversifikacijos (genčių atsiradimo ir išmirimo procesų visuma), gali būti aprašyta pasitelkiant stochastinį kladogenezės modelį, kur išmirimai ir atsiradimai yra stochastiškai pastovus ir nepriklausomi nuo taksonominės grupės. Šitokios išvados buvo stipriai ginčijamos ir dauguma mokslininkų dabar laikosi nuomonės, kad diversifikacijos dinamika yra priklausoma nuo taksonominės padėties. Naujausias tyrimas parodė, kad giminingos grupės turi panašų išmirimo profilį, nes panašiai atsako į aplinkos sąlygų pokyčius, kas veikiausiai nulemta panašios sandaros ir ekologijos (gyvenamųjų aplinkų tipo). Pačią išmirimo statistiką, jūrinei biosferai galima pamatyti taip vadinamoje trukmės matricoje - Trukmes_matrica.jpg, kur x-ų ašyje nurodytas genties atsiradimo laikas, o y-ų ašyje jų išnykimo data (taigi viena vertikali linija parodo vienu metu atsiradusių genčių kohortos likimą). Dauguma išmirimų koncentruojasi ties ižambine, nes dauguma genčių yra neilgalaikės. Kita įdomi grafiko sąvybė, tai jo vos ne stačiakampiškumas, kuris yra susijęs su svarbiausiu įvykių per pastaruosius puse milijardo metų - permo/triaso periodų išmirimo įvykiu, prieš 250 mln. metų. Visi kiti dydieji 5 išmirimai irgi parodyti diagramoje, horizontaliomis brūkšniuotomis linijomis.
Tyrimas taip pat parodė, kad būrių (aukštesnių hierarchinių taksonominių kategorijų) trukmė yra tiktai labai silpnai susijusi su juos sudedančių genčių kiekiu, o labiau susijusi su jų genčių gyvavimo trukme - Buriu_trukme.jpg. Grafike (a) parodyta koreliacija tarp sudedamųjų genčių kiekio ir jų būrių trukmės, regresijos linija logaritminėje skalėje turi labai lėkštą polinkį, bei duomenys yra labai išsibarstę, kas nurodo į labai silpną koreliaciją. Tuo tarpu grafikuose (b) ir (c) matoma kur kas stipresnė koreliacija, tarp sudedamųjų genčių gyvavimo trukmės ir būrių trukmės. Šis atradimas rodo, kad stochastinis išmirimo modelis neatitinka realybės, nes kitaip teoriškai stipriausias aukštesnių hierarchinių lygių trukmės apibrėžėjas turėtu būti būtent žemesnių taksonominių lygių individų kiekis (kuo daugiau individų, tuo mažesnė tikimybė juos atsitiktinai nužudant, kad išmirs jie visi iki paskutinio, kas nulemtu pagal apibrėžimą būrio išmirimą). Tai nurodo į stiprią filogenetinę išmirimų intensyvumo koreliaciją (skirtingos grupės iš prigimties turi skirtingą atsparumą aplinkos sąlygų pasikeitimui, kuris nebūtinai priklauso nuo individų kiekio). Kitas netikėtas autorių atradimas buvo tas, kad būrių trukmė didėja greičiau nei tiesiškai, didėjant sudedamųjų genčių egzistavimo trukmei.
Genčių trukmė būriuose pasiskirsto daug maž eksponentiškai, kas nurodo, kad šiame taksonominiame lygyje jų išmirimai yra santykinai atsitiktiniai, vienų kitų atžvilgiu (nes jie turi daug bendrų panašumų). Tuo tarpu, tolstant filogenetiškai (lyginant su kitais būriais), jų skirtumai vis didėja išmirimo tikėtinume.
Šis tyrimas pasitarnavo sudarant platesnį įsivaizdavimą apie tai, kas kontroliuoja išmirimų intensyvumus, tam tikrose grupėse. Giminingos grupės elgiasi panašiau makroevoliuciškai. Taip pat, jau prieš 30 metų Sepkoskis analizuodamas savo sudarytą duomenų bazę (kuria beje naudojosi ir esami autoriai) atrado, kad grupės negiminingų tipų irgi pasižymiu panašiu makroevoliuciniu elgesiu. Jis jas pavadino "evoliucinėmis faunomis": kambro, paleozojaus ir dabartine (pagal jų dominavimo laikotarpius atitinkamai). Tolimesni tyrimai parodė, kad šių faunų sudedamieji taksonai yra susiję ekologiškai (turi panašų gyvenimo būda ar gyvena panašiose aplinkose). O tai nurodo, kad ir būdingos išmirimo tikimybės giminingose grupėse ir netgi visose "evoliucinėse" faunose yra kontroliuojami aplinkos sąlygų pokyčių, kurie ir yra pagrindinis išmirimų "variklis".
Nuorodos G-moksluose apie makroevoliucinius išmirimų apibrėžėjus:
Biologinius išmirimus stipriai apibrėžia aplinkos veiksniai
Genčių stabilumas teigiamai koreliuojasi su ekosistemų alfa įvairovės lygiu
Epikontinėntinės jūros ir kontinentų šlaitai makroevoliuciškai nelygus
Kai visi sugniuždyti, galvakojai klesti. Kodėl amonoidai taip greitai atsistatė po P-Tr masinio išmirimo?
Pasakyk kas tavo protėvis ir aš pasakysiu kada tu išmirsi
Kaip ekologiniai požymiai nulemia žinduolių išmirimo riziką?
K-Pg masinio išmirimo (prieš 65 mln. m.) aidas atsispindi šiuolaikinės biotos biogeografijoje
Nuoroda:
Bornholdt Stefan, Kim Sneppen and Hildegard Westphal. Longevity of orders is related to the longevity of their constituent genera rather than genus richness. Theory in Biosciences, Volume 128, Number 2 / May, 2009, pp. 75-83 [arxiv.org archyvo - straipsnis]. - Straipsnis "Theory in Biosciences" žurnale apie būrių trukmės priklausomybę nuo juos sudarančių genčių sąvybių.
--
AS
Bet kaip ten bebūtu, sužinoti kas nulemia tam tikros grupės išgyvenamumą yra svarbu, norint suprasti makroevoliucijos varomąsias jėgas. Būtent tokį tyrimą atliko fizikų teoretikų (Stefan Bornholdt, Kim Sneppen) ir geologės (Hildegard Westphal) grupė, kurie sieja savo darbą su biologijos teorija, kuris buvo pateiktas "Theory in Biosciences" žurnale 2008 metais.
Autoriai ištyrė išgyvenamumo statistikas Sepkoskio išmirusių jūrinių bestuburių duomenų bazėje, įvairiuose taksonominiuose lygiuose - t. y. būrių ir juos sudarančių genčių lygyje. Ankstesni tyrimai rodė, kad stambaus mastelio diversifikacijos (genčių atsiradimo ir išmirimo procesų visuma), gali būti aprašyta pasitelkiant stochastinį kladogenezės modelį, kur išmirimai ir atsiradimai yra stochastiškai pastovus ir nepriklausomi nuo taksonominės grupės. Šitokios išvados buvo stipriai ginčijamos ir dauguma mokslininkų dabar laikosi nuomonės, kad diversifikacijos dinamika yra priklausoma nuo taksonominės padėties. Naujausias tyrimas parodė, kad giminingos grupės turi panašų išmirimo profilį, nes panašiai atsako į aplinkos sąlygų pokyčius, kas veikiausiai nulemta panašios sandaros ir ekologijos (gyvenamųjų aplinkų tipo). Pačią išmirimo statistiką, jūrinei biosferai galima pamatyti taip vadinamoje trukmės matricoje - Trukmes_matrica.jpg, kur x-ų ašyje nurodytas genties atsiradimo laikas, o y-ų ašyje jų išnykimo data (taigi viena vertikali linija parodo vienu metu atsiradusių genčių kohortos likimą). Dauguma išmirimų koncentruojasi ties ižambine, nes dauguma genčių yra neilgalaikės. Kita įdomi grafiko sąvybė, tai jo vos ne stačiakampiškumas, kuris yra susijęs su svarbiausiu įvykių per pastaruosius puse milijardo metų - permo/triaso periodų išmirimo įvykiu, prieš 250 mln. metų. Visi kiti dydieji 5 išmirimai irgi parodyti diagramoje, horizontaliomis brūkšniuotomis linijomis.
Tyrimas taip pat parodė, kad būrių (aukštesnių hierarchinių taksonominių kategorijų) trukmė yra tiktai labai silpnai susijusi su juos sudedančių genčių kiekiu, o labiau susijusi su jų genčių gyvavimo trukme - Buriu_trukme.jpg. Grafike (a) parodyta koreliacija tarp sudedamųjų genčių kiekio ir jų būrių trukmės, regresijos linija logaritminėje skalėje turi labai lėkštą polinkį, bei duomenys yra labai išsibarstę, kas nurodo į labai silpną koreliaciją. Tuo tarpu grafikuose (b) ir (c) matoma kur kas stipresnė koreliacija, tarp sudedamųjų genčių gyvavimo trukmės ir būrių trukmės. Šis atradimas rodo, kad stochastinis išmirimo modelis neatitinka realybės, nes kitaip teoriškai stipriausias aukštesnių hierarchinių lygių trukmės apibrėžėjas turėtu būti būtent žemesnių taksonominių lygių individų kiekis (kuo daugiau individų, tuo mažesnė tikimybė juos atsitiktinai nužudant, kad išmirs jie visi iki paskutinio, kas nulemtu pagal apibrėžimą būrio išmirimą). Tai nurodo į stiprią filogenetinę išmirimų intensyvumo koreliaciją (skirtingos grupės iš prigimties turi skirtingą atsparumą aplinkos sąlygų pasikeitimui, kuris nebūtinai priklauso nuo individų kiekio). Kitas netikėtas autorių atradimas buvo tas, kad būrių trukmė didėja greičiau nei tiesiškai, didėjant sudedamųjų genčių egzistavimo trukmei.
Genčių trukmė būriuose pasiskirsto daug maž eksponentiškai, kas nurodo, kad šiame taksonominiame lygyje jų išmirimai yra santykinai atsitiktiniai, vienų kitų atžvilgiu (nes jie turi daug bendrų panašumų). Tuo tarpu, tolstant filogenetiškai (lyginant su kitais būriais), jų skirtumai vis didėja išmirimo tikėtinume.
Šis tyrimas pasitarnavo sudarant platesnį įsivaizdavimą apie tai, kas kontroliuoja išmirimų intensyvumus, tam tikrose grupėse. Giminingos grupės elgiasi panašiau makroevoliuciškai. Taip pat, jau prieš 30 metų Sepkoskis analizuodamas savo sudarytą duomenų bazę (kuria beje naudojosi ir esami autoriai) atrado, kad grupės negiminingų tipų irgi pasižymiu panašiu makroevoliuciniu elgesiu. Jis jas pavadino "evoliucinėmis faunomis": kambro, paleozojaus ir dabartine (pagal jų dominavimo laikotarpius atitinkamai). Tolimesni tyrimai parodė, kad šių faunų sudedamieji taksonai yra susiję ekologiškai (turi panašų gyvenimo būda ar gyvena panašiose aplinkose). O tai nurodo, kad ir būdingos išmirimo tikimybės giminingose grupėse ir netgi visose "evoliucinėse" faunose yra kontroliuojami aplinkos sąlygų pokyčių, kurie ir yra pagrindinis išmirimų "variklis".
Nuorodos G-moksluose apie makroevoliucinius išmirimų apibrėžėjus:
Biologinius išmirimus stipriai apibrėžia aplinkos veiksniai
Genčių stabilumas teigiamai koreliuojasi su ekosistemų alfa įvairovės lygiu
Epikontinėntinės jūros ir kontinentų šlaitai makroevoliuciškai nelygus
Kai visi sugniuždyti, galvakojai klesti. Kodėl amonoidai taip greitai atsistatė po P-Tr masinio išmirimo?
Pasakyk kas tavo protėvis ir aš pasakysiu kada tu išmirsi
Kaip ekologiniai požymiai nulemia žinduolių išmirimo riziką?
K-Pg masinio išmirimo (prieš 65 mln. m.) aidas atsispindi šiuolaikinės biotos biogeografijoje
Nuoroda:
Bornholdt Stefan, Kim Sneppen and Hildegard Westphal. Longevity of orders is related to the longevity of their constituent genera rather than genus richness. Theory in Biosciences, Volume 128, Number 2 / May, 2009, pp. 75-83 [arxiv.org archyvo - straipsnis]. - Straipsnis "Theory in Biosciences" žurnale apie būrių trukmės priklausomybę nuo juos sudarančių genčių sąvybių.
--
AS
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages