6 Masinis Išmirimas?
23 views
Skip to first unread message
Andrej S
Sep 25, 2008, 9:17:38 AM9/25/08
to G-mokslai
"In the end, we conserve only what we love. We will love
only what we understand. We will understand only what
we are taught.
Baba Dioum, Senegalese poet. "
Ištrauka ir citata iš vieno John C. Avise straipsnio pristatyto per Amerikos mokslų akademijos susirinkimą.
Visai neseniai (2007 metų gruodžio 6 - 8 dienomis) buvo surengtas JAV mokslų akademijos inicijuotas seminaras, kurio tema buvo - "globalus biologinės įvairovės nykimas". Šio seminaro rezultatas - išmirimų problemą plačiausiąja prasme apžvelgiantis 18 straipsnių kurių autoriai yra žinomi ekologai, paleontologai ir evoliuciniai biologai. Tai buvo jau antras seminaras kurio šūkis yra - "Evoliucijos šviesoje!" (pagal žymaus Teodosijaus Dobžanskio straipsnio "Niekas biologijoje neturi prasmės išskyrus tai kas yra [apibūdinta] evoliucijos šviesoje" pavadinimą).
PNAS leidinio tinklapis, kuriame pristatyti seminaro pranešimai - http://www.pnas.org/content/105/suppl.1
Pačios koliokviumo paskaitos audio formate, kartu su rodytomis skaidrėmis. Jas galite pasiklausyti šiame tinklapyje: In the Light of Evolution, II: Biodiversity and Extinction
Sudariau straipsnių, pagal kurių temas buvo pristatyti pranešimai trumpus aprašus, tikiuosi ši informacija pasitarnaus gilinantys į biologinės įvairovės principines problemas:
Evoliucijos šviesoje: Bioįvairovė ir išmirimas.
Koliokviumo straipsnius pradeda apžvalginis trijų žymių ekologų ir evoliucionistų (John C. Avise, Stephen P. Hubbell, Francisco J. Ayala)
esė apie biologinės įvairovės vertę ir grėsmes bioįvairovės išsaugojimui. Kaip mini autoriai biologinė įvairovė atspindi visus devynis žmogaus poreikius: utilitarinį (tiesioginė ekonominė nauda), mokslinį (biologiniai tyrimai), estetinį (įkvėpimas iš gamtos), humanistinį (sąsajų su kitais organizmais pojūtis), dominionistinį (fizinio ir moralinio jaukumo pojūtis būnant gamtoje), moralinį, simbolinį (vaizduotės stimuliavimas sąveikaujant su gamta) ir negativistinis (netgi nerimas dėl gamtos likimo, irgi kaip teigia autoriai praturtina žmogaus gyvenimą).
Per visą gyvybės istoriją įvyko daugybė masinių išmirimų. Penki iš jų yra ypatingai svarbus, nes iš esmės pakeitė tolimesnę gyvybės eigą. Dabar kaip yra manoma žmonija gali įeiti į 6 didžiojo masinio išmirimo stadiją. Šis išmirimas skirsis nuo prieš tai buvusių savo biologine priežastimi. Ta priežastis - tai kaip jau yra žinoma žmogus ir jo veiklos pasekmės. Žmogaus inicijuotas išmirimas vyksta 3 bangomis: pirmoji banga prasidėjo nuo maždaug 100 tūkst. metų prieš musų erą, kai Homo sapiens rūšis pradėjo planetos okupaciją išeinant iš Afrikos (būtent tuo metu vyko pleistoceno megafaunos išmirimas), kita banga yra siejama su agrarinės kultūros atsiradimu prieš maždaug 10 tūkst. metų, trečioji išmirimo banga - tai dabartinė pramoninė revoliucija, kai dėl kur kas pagerėjusių ekonominių sąlygų drastiškai padidėjo žmonių išgyvenamumas ir to pasekmė globalios populiacijos padidėjimas.
Vykusio seminaro tikslas buvo visapusiškai apžvelgti dabartinę biologinės įvairovės tyrimų situaciją. Visi pranešimai yra suskirstyti į 4 temas: šiuolaikiniai kitimo pobūdžiai ir procesai gyvūnų bioįvairovėje, šiuolaikiniai kitimo pobūdžiai ir procesai augalų ir mikroorganizmų bioįvairovėje, trendai ir procesai paleontologinėje praeityje ir ateities panorama.
Nuoroda: In the light of evolution II: Biodiversity and extinction.
Šiuolaikiniai kitimo pobūdžiai ir procesai gyvūnų bioįvairovėje
Ekologiniai išmirimai ir evoliucija didingame naujajame vandenyne
Biologinis okeanografas ir paleontologas Džeremis Džeksonas (Jeremy B. C. Jackson) pristato šiuolaikinių vandenynų ekosistemų pakitimų reikšmę ateities vandenynų funkcionavimui. Jis rodo naujausius istorinių įvairių organizmų gausumo kitimų tyrimus, pasitelkiant žvejybos archyvus ir išsaugojimo paleobiologijos metodikas kai tiriamos neseniai susiklosčiusios nuosėdos ir subfosilinės liekanos. Palyginimai su praeities bioįvairovės parametrais leidžia tiksliai įvertinti dabartinę jūrinių ekosistemų būklę bei rasti pakitimus nulemiančius veiksnius. Straipsnyje rašoma apie letalias intensyvaus vandenyninių ekosistemų eksploatavimo pasekmes. Pagal straipsnio autorių, globalios biologinės įvairovės išsaugojime ir vertinime buvo nagrinėjami modeliai kurių priežastingumas yra (bottom-up), t.y. kai aukštesnio trofinio lygio organizmų likimas nulemiamas žemesnio, tuo tarpu šiuolaikiniai tyrimai rodo kad vandenynų ekosistemų funkcionavime didžiulę reikšmę turi (top-down) priežastingumas, kai ekosistemų funkcionavimą reguliuoja stambiausi plėšrūnai. Tarp daugybės pavyzdžių galima pateikti stambių ryklių išnaikinimą, po kurio sekė rajų kiekio padidėjimas, kurios savo ruožtu nusiaubė dvigeldžių moliuskų rifus. Per didelė jūrinių plėšrūnų eksploatacija nulemia nekontroliuojamą jų aukų kiekio padidėjimą ir kai kurių rūšių dominavimą (t.y. ekosistemų supaprastėjimą bei produktyvumo sumažėjimą).
Kitos grėsmės be padidintos eksploatacijos yra vandenynų temperatūros didėjimas kombinacijoje su CO2 kiekio didėjimu vandenynų vandenyje. Tai savo ruožtu inhibuoja koralinių polipų vystymąsi, nes sumažėjus Ph, padidėja kalcito tirpumas ir koralai negali jo įsisavinti iš aplinkinio vandens ko pasekoje negali sudaryti skeletų. Egzistuoja ir kiti su užterštumu susiję pavojai - tai dumblių žėlimas dėl padidėjusios biogeninių elementų (N, P etc.) nuotėkos su upėmis. Dumblių žėlimo pasekmė - didelis kiekis organinės medžiagos, kuriai yrant atsiranda anoksninės sąlygos palankios mikrobinėms ekosistemoms, bet žalingos produktyvioms sudėtingais gyvūnais paremtoms ekosistemoms.
Be viso to ekosisteminiai pokyčiai dažnai būna kombinuoti ir patys savę skatinantis su teigiamais grįžtamaisiais ryšiais (taip vadinami sinergetiniai efektai). Vienas tokių pasikeitimų pavyzdys iš straipsnio: "austrės šiuo metu yra beveik eliminuotos dėl per didelio ekspluotavimo, tačiau jų atsistatymui trukdo hipoksija (O2 kiekio sumažėjimas) kuris įvyko dėl eutrofikacijos, kuri buvo sukelta introdukuotų rūšių, kurios konkuruoja su vietinėmis dėl erdvės ir sukelia ligas, ir dėl prieš tai buvusių nežymiais bet dabar reikšmingų dėl savo padidėjusio kiekio plėšrūnų kurių kiekis anksčiau buvo kontroliuojamas aukštesnio trofinio lygio plėšrūnų, kurie buvo pereksploatuoti.
Džeremis Džeksonas prognozuoja ateities vandenynų scenarijų remiantis dabartiniais ekosistemų kitimo trendais ir paleontologinėje praeityje buvusiomis analogiškomis situacijomis. Dėl padidėjusios temperatūros gali padidėti paviršinių vandenų druskingumas bei vandens storymės stratifikacija (susisluoksniavimas), ko pasekmė vandens nesimaišimas ir giluminė anoksija analogiška kaip dabar matoma Juodojoje jūroje. To pasekmė - daugialąsčių organizmų masinis išmirimas ir nenuspėjamos evoliucinės pasekmės per ateinančius milijonus metų.
Vienintelė galimybė to išvengti, pagal autorių - tai iš esmės pakeisti žmogaus ūkinę veiklą į labiau darnią (sustainable development). Kitaip gresia vis progresuojanti vandenynų ir jūrų ekosistemų degradacija ir po jos būsiantis ekonominis daugelio ūkio šakų žlugimas.
Nuoroda: Ecological extinction and evolution in the brave new ocean
Ar mes esame masinio išmirimo viduryje? Požiūris iš amfibijų pasaulio.
David B. Wake ir Vance T. Vredenburg pristato amfibijų nykimo problemą. Šiuo metu yra žinoma apie 6300 amfibijų arba varliagyvių rūšių (dar prieš 20 metų jų buvo žinoma apie 4000 rūšių). Didelis naujų amfibijų rūšių atradimo greitis (apie 2% nuo viso rūšių kiekio per metus) rodo kad dar daug kas apie šios grupės rūšinį paplitimą yra mažai žinoma. Neseniai buvo atrastos visiškai unikalios varliagyvių rūšis, kuriai teko išskirti netgi atskirą šeimą.
Kaip mini autoriai, kažkur trečdaliui iš visų varliagyvių gresia išnykimas. To priežastis yra ta kad daugelis rūšių egzistuoja tropikuose ir jų populiacijos yra labai lokalizuotos geografiškai (atsistatymo potencialas mažas). Taigi amfibijos yra vienintelis klasės lygio taksonas, kurį gali paliesti toks didelis santykinio rūšių kiekio sumažėjimas. Varliagyvių kiekio sumažėjimas yra stipriai susijęs su jų savotišku gyvenimo ciklu (ir vandenyje ir sausumoje) o taip pat buožgalvių ir suaugėlių dietinių skirtumų (pirmieji dažniausiai minta augalija, suaugę plėšrūnai). Šis veiksnys nulemia tai kad amfibijos priklauso nuo kur kas daugiau kritinių veiksnių nulemiančių jų išgyvenamumą. Varliagyvių kvėpavimas žymia dalimi vyksta per gleivėtą odą, kas savaime padidina jų užsikrėtimo infekcinėmis ligomis tikimybę. Viena tokių gribelinių ligų (chitridiomikozė), sukėlė tikras pandėmijas tarp tropinių varliagyvių, netgi kai kuriose vietovėse visišką išnykimą. Didžiausia varliagyvių įvairovė stebima lietinguose kalnų miškuose, kurių būklė stipriai priklauso nuo klimatinių sąlygų. O daugelis kalninių amfibijų rūšiu lokalizuotos tiktai vieno kalno ar mažos kalnų grandinės teritorija.
Varliagyviai iki šiol išgyvene 4 paskutinius masinius išmirimus, dėl anksčiau minėtų priežasčių, gali stipriai nukentėti nuo paskutinio.
Nuoroda: Are we in the midst of the sixth mass extinction? A view from the world of amphibians
Bioįvairovės ir endemizmo pobūdis Indo-Vest Pacifiniame koralinių rifų regione.
Kaip jau yra žinoma, biologinėje įvairovėje yra žinomas makroekologinis rūšių gausumo gradientas (artėjant link pusiaujo biologinė įvairovė vis didėja). Šiuo metu didžiausia jūrinė biologinė įvairovė yra stebima Indo-Australijos archipelage. Šio tyrimo autoriai Marjorie L. Reaka, Paula J. Rodgers ir Alexei U. Kudla kap modelinį objektą bioįvairovei vertinti naudojo stromatopodinius vėžiagyvius. Rūšių paplitimą ir jų gausumą įvairiuose regijonuose nulemia makroevoliuciniai faktoriai kūrė veikia praeityje bei veikia dabar - tai diferencijuotas išmirimo greitis bei rūšiadaros greitis. Kaip manoma būtent šie procesai yra lemiantis biologinės įvairovės pobūdį. Kaip jau yra nustatyta iš paleontologinių studijų, dydžiausią tikimybę išgyventi turi tos rūšis kurios yra labiausiai paplitusios (tačiau, dėl savo didelio paplitimo jos turi mažesnę tikimybę sudaryti naujas rūšis). Šios studijos metu yra nustatyta kad labiausiai paplitusios rūšis yra tos kurios didesnę kūno masę ir gali pagaminti pakankamą kiekį palikuonių (lervų). kurios galėtu paplisti į kitus regionus vandenyninėmis srovėmis. Tačiau, kaip ir daugeliu atveju, dauguma rūšių priklauso mažai dydžių klasei ir stambios rūšis yra ne tokios gausios. Todėl rifinėse ekosistemose daugelis rūšių yra pavojingoje situacijoje (t.y. labiau pažeidžiami ekosistemų perturbacijų).
Nuoroda: Patterns of biodiversity and endemism on Indo-West Pacific coral reefs
Pagarba Linėjui: Kiek yra parazitų? Kiek yra šeimininkų?
Apžvelgiamo straipsnio autoriai Andy Dobson, Kevin D. Lafferty, Armand M. Kuris, Ryan F. Hechinger ir Walter Jetz pristato dažnai neįvertinamų organizmų - tai yra parazitų biologinės įvairovės kitimo tyrimus. Pagal šiuolaikinius įvertinimus, dabar yra žinoma apie 6 mln. gyvų organizmų rūšių, tačiau kiek dar neatrastų parazitų nėra žinoma. Pagal įvairius apskaičiavimus jų gali būti netgi daugiau nei pačių šeimininkų rūšių. Apskaičiuota kad stuburinius gali parazituoti nuo 75 iki 300 tūkst. rūšių helmintų! Pagal autorių apskaičiavimus, iš visos parazitinių organizmų įvairovės per artimiausius 50 - 100 metų gali išnykti apie 3 - 5% nuo bendro kiekio. Parazitinės rūšis dažnai yra neįvertinamos ekologijoje, nors būtent parazitiniai ryšiai sudaro apie 75% trofinių ryšių kiekio. Parazitų rūšių kiekio apskaičiavimą negalima tiesiogiai skaičiuoti pagal jų galimų šeimininkų išplitimą dauginant iš kažkokio koeficiento. Kaip jau anksčiau apžvalgose yra minėta, egzistuoja tropinis rūšių kiekio gradientas (kai karštuose kraštuose randama daugiau rūšių). Tačiau šis erdvinis trendas galiojantis laisvosioms rūšims nebūtinai turi galioti ir parazitams. To priežastis yra esant dideliai įvairovei, smarkiai sumažėja šeimininkų rūšių kiekis per erdvės vienetą (populiacijos tankis), todėl kaip manoma gali egzistuoti atvirkštinis trendas - kad parazitai iš tikrųjų labiau specifiškesni vidutinėse platumose o ne tropikuose.
Taip pat vertinant parazitinių rūšių išnykimo galimybes ir tikimybes reikia atsižvelgti į ekosistemų trofinių ryšių struktūrą. Dėka parazitų ekosistemų struktūra pradeda panašėti labiau nei piramidę o į atvirkštinį rombą (daug producentų, mažiau augalėdžių, dar mažiau plėšrūnų ir daug parazitų kurie maitinasi plėšrūnais). Parazitų išmirimai nebūtinai yra tiesiogiai susiję su jų šeimininkų išmirimais nes vienas parazitas gali naudotis keliolika rūšių iš karto. Tačiau iš kitos pusės daugelis parazitų turi kelias gyvenimo stadijas ir turi pereiti per eilę šeimininkų, kas padidina jų išmirimo tikimybę pradingus kuriai nors grandžiai.
Nuoroda: Homage to Linnaeus: How many parasites? How many hosts?
Šiuolaikiniai kitimo pobūdžiai ir procesai augalų ir mikroorganizmų bioįvairovėje
Rūšių invazijos ir išmirimai: vietinės salų biologinės įvairovės ateitis.
Dov F. Sax ir Steven D. Gaines nagrinėja augalų biologinės įvairovės nykimo priežastis salose kontekste su kitų organizmų grupių nykimu. Kaip rodo tyrimai augalai dažnai ne taip stipriai nukenčia nuo invazinių rūšių nei gyvūnai. Pagal apskaičiavimus dėl žmonių bei jų atvežtų invazinių rūšių kaltės per pastaruosius kelis tūkstančius metų vandenynų salose (ypač polinezijoje) išmirė tūkstančiai endeminių paukščių rūšių! Palyginimui Naujojoje Zelandijoje iš 91 vietinių paukščių rūšių išmirė po invazijos 38, tuo tarpu iš 2 000 vietinių augalų rūšių išmirė tiktai 3. Tokių skirtumų priežastis, pagal autorius yra tai kad invazijos atvėju pagrindinė išmirimo priežastis yra plėšra
arba plėšra kartu su kitu veiksnių kompleksu. Tuo tarpu tiesioginė konkurencija nėra toks stiprus išmirimo veiksnis. Šiame kontekste galima pamatyti kad augalų rūšių kiekis salose pastoviai didėja beveik be vietinių rūšių išmirimo, kai kuriose archipelaguose, tokiuose kaip Havajai rūšinės įvairovės lygi artėja prie analogiško lygio kontinentuose. Tai reiškia kad salose dažnai nėra dar pasiektas rūšių "prisisotinimo" lygis. Lyginant istorinius duomenys apie atvežtines naturalizuotas augalų rūšis aiškiai matosi tiesinio rūšių kiekio didėjimo trendas. Šiuo metu invazinių ir vietinių rūšių santykis salose pasiekė vidutiniškai apie 1:1, tačiau iki 2060 metų galima tikėtis kad šis santykis pasikeis iki 3:2. Ilgalaikėje perspektyvoje galima laukti kad salose biologinė įvairovė padidės, tačiau planetos lygyje įvairovė sumažės (dėl kai kurių endeminių rūšių nykimo). Tačiau galutinė biologinės įvairovės lygio stabilizacija per konkurencija ir rūšių išmirimą gali stabilizuotis tiktai po kelių šimtų tūkstančių metų.
Nuoroda: Species invasions and extinction: The future of native biodiversity on islands
Kiek medžių rūšių yra Amozonijoje ir kokia dalis iš jų išmirs?
Bioįvairovės tyrėjų komanda vadovaujama Stephen P. Hubbell, sukūrė Amazonijos medžių biologinės įvairovės kitimo įvertinimo modelį paremtą vienijančia neutralia biologinės įvairovės ir biogeografijos teorija. Amazonės baseinas užima apie 7,2 mln. km kv., tai kaip jau daugeliui yra žinoma pats didžiausias tropinių miškų masyvas pasaulyje. Tačiau kiek jame egzistuoja medžių rūšių (pagal apibrėžimą - sumedėje augalai kurių kamieno skersmuo pas suaugusius individus žmogaus liemens lygyje yra daugiau nei 10 cm) labai nelengva apskaičiuoti. Pagal turimus duomenys - daugelis medžių rūšių yra ganėtinai išbarstyti ir turi nedideles populiacijas (<10 000 individų), tuo tarpų rūšių su gausiomis populiacijomis yra mažiau. Bioįvairovė buvo vertinama meta-bendrijų teorijos kontekste (santykinai uždaros bendrijos kuriose vyksta visa evoliucija - t.y. rūšių atsiradimas ir išmirimas). Naudojant neutralios bioįvairovės teorijos numatymo galimybes yra apskaičiuota kad visame Amazonės baseine turėtu egzistuoti apie 12 500 rūšių medžių (Brazilijos dalyje apie 11 210 rūšių). Šių rūšių geografinis paplitimas yra stipriai susijęs su jų skaitlingumu. Naudojantis įvairiais miškų masyvų iškirtimo ir žemės naudojimo scenarijais buvo sudaryti modeliai kaip šie procesai paveiks rūšių išlikimą. Pagal neoptimistinį scenarijų dėl miškų naikinimo turėtu išnykti apie 3 656 medžių rūšis, pagal optimistinį 2 228 rūšis. Dauguma iš tų rūšių būtu labai lokalizuoti endemikai turintis mažą populiacijų skaitlingumą. Tuo tarpu plačiai paplitusios ir skaitlingos rūšis beveik užtikrintai neišnyks. Tačiau tyrimo autoriai mini kad gali būti stiprus nukrypimai nuo pateikto modelio, dėl to kad ateities miškų naudojimo perspektyvos ne visad yra nuspėjamos. Anksčiau kai kurių autorių nuomone, jau iki 2000 metų visi Amozonijos miškai turėjo būti sufragmentuoti iki nedidelių masyvų, kas kaip yra žinoma iki dabar neįvyko.
Kiti neigiamo pobūdžio pokyčiai gali būti susiję su globalinių klimato atšilimu, dėl kurio gali pasikeisti kritulių kiekio pasiskirstymas Amazonės baseine (sezoniškumo atsiradimas/išnykimas). Dėl ko gali būti nenuspėjamos pasekmės vietinės augalijos išlikimui.
Nuoroda: How many tree species are there in the Amazon and how many of them will go extinct?
Mikrobai kalnų šlaituose: Prieštaringos priklausomybės nuo aukščio augalų ir bakterijų įvairovėje.
Biologinės įvairovės priklausomybės nuo augimo substrato aukščio tęsiasi jau šimtmečius ir yra ganėtinai gerai išanalizuota augalų atžvilgiu. Tokių priklausomybių tyrimas mikroorganizmų atžvilgiu pradėtas visai neseniai. Šiems tyrimams galimybę atvėrė naujos sekvenavimo technikos atradimas ir įdiegimas bei skaitmeninės filogentinės analizės galimybė. Evoliuciniai biologai ir ekologai Jessica A. Bryant, Christine Lamanna He´ le`ne Morlon, Andrew J. Kerkhoff, Brian J. Enquist ir Jessica L. Green Amerikos Uolietuose kalnuose atliko biogeografinių nuo aukščio priklausomų biogeografinių gradientų biologinėje įvairovėje tyrimą. Kaip tyrimo objektas buvo pasirinkti daugialąsčiai gaubtasėkliai augalai bei prokariotai priklausantis tipui Acidobacteria. Bakterijų ir augalų taksonominės įvairovės kitimo pobūdžiai skiriasi iš principo: bakterijų įvairovė monotoniškai mažėja kylant aukščiau į kalnus, tuo tarpu augalų įvairovė paklūsta vienamodaliniam pasiskirstymui su didžiausia įvairove vidurinėje aukščio zonoje. Taip pat bakterijų bendrijos skirtinguose aukščiuose dažnai taksonai klasterizuojasi pagal savo giminingumą, tuo tarpu pas augalus skirtinguose aukščiuose giminingumas nėra artimas, skirtingas nišas užima skirtingi taksonai. Taip yra nustatyta kad keliaujant gradientu egzistuoja filogenetinis trendas, tuo tarpo augalai pagal giminingumą gradiento atžvilgiu pasiskirstę daug maž atsitiktinai. Ši analizė leidžia numanyti kad mikroorganizmų ir mikroorganizmų biogeografijos ypatumai gali žymiai skirtis.
Nuoroda: Microbes on mountainsides: Contrasting elevational patterns of bacterial and plant diversity
Atsparumas, atsistatomumas ir pakeičiamumas mikrobinėse bendryjose.
Mikroorganizmai ekosistemose dažnai nėra vertinami kaip atskiri funkciniai vienetai, o tiesiog nagrinėjami kaip "juoda dažė" nesilyginant į vidinę struktūrą. Tačiau kaip jau yra žinoma mikroorganizmai yra svarbus biogeocheminių ciklų komponentai. Apžvelgiamo straipsnio autoriai pristato mikroorganizmų kaip ekosistemų komponentų modeliavimo metodiką. Pagrindiniai faktoriai nulemiantis mikroorganizmų kaip ekosistemos elementų svarbą yra jų atsparumas poveikiams, atsistatomumas eliminavus kai kuriuos elementus ir sugebėjimas atlikti prieš tai buvusią funkciją bei galimas išnaikintų mikroorganizmų grupių pakeičiamumas. Mikroorganizmai dėka savo didelio skaitlingumo ir įvairovės labai atsparus aplinkos stresui ir netgi sunaikinus mikroorganizmų ekosistemoje esančius organizmus kurie atliko tam tikrą funkciją, tą funkciją pradeda atlikti kitos grupės dėka greitos evoliucijos (įskaitant ir horizontalią genų pernašą). Tačiau, mikrobinių ekosistemų sudėtis yra jautri streso atžvilgiu (autorių teigia kad nepriklausomai nuo jo prigimties) ir bendrijos atsistatymas gali vykti neiškart. Autorių manymu šiuo metu yra labai svarbu suprasti mikroorganizmų funkcinių galimybių sąsajas su jų taksonomine sudėtimi, tam kad panaudojus metagenomikos ir metatranskriptomikos techniką, nustačius taksonomiją galima būtu lengvai nustatyti nežinomų pavyzdžių mikroorganizmų funkcijas. O tai padėtu suprasti kaip globaliu mastu mikroorganizmų ekosistemų komponentė veiks vykstant globaliems pokyčiams.
Nuoroda: Resistance, resilience, and redundancy in microbial communities
Trendai ir procesai paleontologinėje praeityje
Išmirimai kaip evoliucinės istorijos praradimas
Pagal apskaičiavimus dabartinė biologinė įvairovė daugiausiai sudaro 1 - 2 procentus visų rūšių kurios egzistavo per paskutinius 600 mln. metų (o veikiausiai dar mažiau). Taigi, išmirimas yra kiekvienos biologinės rūšies neišvengiamybė. Douglas H. Erwin iš Santa Fe
sudėtingų sistemų tyrimo instituto ir Smitsonian Institution, pateikia masinių išmirimų pasekmių analizės būdus ir preliminarius analizės rezultatus. Penki didžiausi kanoniniai masiniai išmirimai pagal turimus įrodymus skiriasi kaip pagal savo priežastis taip pagal savo galią ir pasekmes tolimesnei biotos evoliucijai. Poveikis biotai, šiuo atveju tam tikros informacijos apie grupių evoliucinius sprendimus, pagal Erviną suskirstytas į šias kategorijas: taksonominė įvairovė, filogenetinė įvairovė, morfologinis nesugretinamumas, funkcinė įvairovė arba ekoerdvė, architektūrinė įvairovė arba ekosistemų inžinerija, elgesio ir socialinis sudėtingumas, vystymosi mechanizmų įvairovė.
Taksonominė įvairovė - tai vienas iš pagrindinių evoliucijos matų paleontologiniuose tyrimuose. Masiniai išmirimai buvo nustatyti tiriant būtent tokio pobūdžio informaciją. Rūšių, genčių arba šeimų kiekio kitimas fanerozojaus metu rodo įdomius trendus, pvz.: mažėjantis foninis išmirimų greitis (taksonai tampa stabilesni). Tačiau kai ten bebūtu, šis metodas vis dar kelia klausymus, nes skaičiuojant tokiu būdu, daroma prielaida kad vieno lygio (tarkim šeimos) taksonai yra ekvivalentiški savo biologine prasme, tačiau veikiausiai tai nėra visiškai taip.
Filogenetinė įvairovė - vykstant išmirimui, ne visi išmirimai yra ekvivalentiški evoliucinės istorijos praradimo atžvilgiu. Jeigu išnyktu tarkim viena (vienintelė dabartinė) tuatarų rūšis, išnyktu būrio rango taksonas. Tuo tarpu jeigu išnyktu bet kurį viena snapagalviams giminingu žvynaroplių rūšis (tarkime gyvatė arba driežas), tuomet netektumėme daugiausiai šeimos lygio taksono. Taigi išmirimai ekvivalentiški taksonomijos atžvilgiu (išmirė tiek pat rūšių) yra neekvivalentiški filogenetinio medžio struktūros atžvilgiu.
Morfologinis nesugretinamumas arba morfologinių sandaros planų įvairovė - tai labai svarbus parametras funkcinei įvairovei nustatyti. Todėl morfologinio nesugretinamumo tyrimai yra labai svarbus nustatant masinių išmirimų poveikį biotos funkcionavimui bei suprantant poišmiriminį funkcijų atsistatymo pobūdį. (G-moksluose: Kodėl ir kaip įvyko dinozaurų įsigalėjimas?)
Funkcinė įvairovė arba ekoerdvė. Po daugelio masinių išmirimų iš esmės pasikeičia ekologinių sistemų struktūra. Persiskirsto funkciniai dominantai (pvz. filtruotojai vs dumbliaėdžiai). Taip pat pasikeičia ekologinių sąveikų santykinė reikšmė (simbiozė vs konkurencija). Atlikti mitybinių tinklų modeliai kurių pagrindu buvo aiškinamasi kaip masinai išmirimai gali veikti įtakodami energijos srautus ekosistemose. (G-moksluose:
Socializmas ar kapitalizmas?)
Architektūrinė įvairovė ir ekosistemų inžinerija. Skleraktinianiai koralai šiomis dienomis sukuria sudėtingas 3D gyvenamąsias aplinkas - koralinius rifus (t.y. jie veikia kaip ekosistemų inžinieriai). Praeityje analogiškas struktūras sudarydavo cianobakterijos, pintys ir archeociatai, tabuliatiniai ir rugoziniai koralai, stromatoporoidai, samangyviai, pečiakojai o taip pat dvigeldžiai rudistai. Sudarydami trimati sudėtingumą, rifų sistemos didina ekosistemų biologinę įvairovę bei produktyvumą. Masiniai išmirimai savo ruožtu stipriai nulemdavo rifų pasiskirstymą (arba apskritai egzistavimą!), bei juos sudarančių organizmų taksonominę sudėtį. Analogiškas rifams funkcijas sausumoje kaip manoma atlieka miškai.
Elgesio ir socialinis sudėtingumas. Nors paleontologiniame metraštyje elgesio kaip tokio dokumentuoti nėra įmanoma, tačiau tą elgesį galima dešifruoti pagal daugybę pėdsakinių fosilijų. Dumbliaėdžių rausimosi žymės dažnai nurodo į elgesio sudėtingumą o ne į taksonominę sudėtį (skirtingos organizmų grupės gali palikti panašias žymes), taip pat apie socialini elgesį galima sužinoti iš pėdsakų virtinių (pvz. taip nustatyta kad dinozaurai būvo grupiniai gyvūnai). Elgesį galima nustatyti tyrinėjant vabzdžių "minas" fosilizuotose lapuose. Beje tokie tyrimai buvo atlikti nustatyti kokį poveikį paliko Kreidos-Paleogeno masinis išmirimas vabzdžių lervų elgesio įvairovei.
Vystymosi mechanizmų įvairovė. Nepaisant to kad šioulaikiniai genetiniai tyrimai parodė kad daugelis vystymąsi nulemiančių mechanizmų yra konservatyvus pas daugelį gyvūnų, per didžiausius masinius išmirimus kai kurie mechanizmai galėjo būti prarasti. Ypač tai tinka augalams, nes medžio fenotipo gavimo būdai atsirasdavo pas skirtingas augalų grupes per visą evoliucijos laikotarpį ne vieną kartą ir kiekviena karta tas buvo pasiekiama skirtingais unikaliai keliais.
Pagal visus anksčiau minėtus parametrus didžiausią poveikį biotos istorinės informacijos netekimui turėjo permo-triaso išmirimo įvykis. Galite palyginti masinių išmirimų poveikį skirtingiems biologinės įvairovės parametrams [Masiniu_Ismirimu_Poveikis_D_Erwin.JPG (image/jpeg) 66K]
Nuoroda: Extinction as the loss of evolutionary history
Išmirimai ir erdvinė bioįvairovės dinamika.
David Jablonski iš Čikagos universiteto pristato erdvinės biologinės įvairovės išmirimų komponentės svarbą išmirimų mechanizmų ir pasekmių supratime. Ilgą laiką pagrinde buvo nagrinėjami masinių išmirimai laiko atžvilgių, sumuojant visą poveikį bei priimant kad erdvėje procesas yra homogeniškas. Tačiau, šiuo metu aiškėja kad erdvinė komponentė yra svarbus faktorius nulemiantis taksonų išgyvenamumą arba išmirimą. Kaip rodo atlikti tyrimai, pagrindinis organizmų išgyvenamumą nulementis faktorius yra jo geografinis paplitimas. "Ramiais laikas" geografiškai plačiai paplitsios gentis praktiškai yra nemirtingos, nes lokalios aplinkos salygų perturbacijos būna nepakankamos tam kad sukeltų visos grupės išmirimą. Tuo tarpų masinių išmirimų metu paveikiama visa planeta, todėl nukenčia netgi plačiausiai paplitusios gentis, tačiau mažiau nei siauresnio paplitimo [Ismirimu_Intensiv_ir_Geografija.JPG (image/jpeg) 29K].
Tačiau kaip yra pažymima geografinis organizmų paplitimas yra glaudžiai susijęs su kitomis tų organizmų charakteristikomis, tokiomis kaip kūno dydis, metabolizmo greitis, morfologija ir etc.
Kitas svarbus dalykas yra tas kad kai kurie išmirimai yra kolektyvus geografiškai. To pavyzdys gali būti vidurio-Kreidos periodo išmirimo įvykis vandenynuose labiausiai paveikė šiaurinius regionus - Šiaurės Europos šelfo ir Vidinės Šiaurės Amerikos jūros fauną. Taip pat yra heterogeniškas ir poišmiriminis atsistatymo pobūdis priklausomai nuo geografinės regiono padėties. Pvz. po K-T išmirimo prieš 65 mln. metų Šiaurės Amerikoje atsistatančiąją fauna pagrinde formavo emigruojančios iš kitų regionų rūšis, kur kas intensyviau nei kitur; arba mūsų Baltikos kontinentas Ordoviko pabaigos išmirimo metu (prieš 445 mln. m) nukentėjo mažiausiai bei į jį pateko mažiausiai invazinių rūšių (kodėl?).
Šių heterogeniškumų supratimas o taip pat palyginimas su biologinės įvairovės nykimo pavyzdžiais atogražų regionuose padės suprasti dabartinę situaciją. Yra žinoma kad tropiniai regionai planetos mastu "tarnauja" biologinės įvairovės "muziejumi" (ten grupės turi didesnę tikimybę išgyventi) bei biologinės įvairovės "lopšiu" (didesnis rūšiadaros greitis). Tuo tarpu jeigu per galimą antropoceno masinį išmirimą labiausiai bus paveikti būtent tropiniai regionai, tuomet ilgalaikės pasekmės tikrai bus globalios, ir kaip jau yra žinoma pati biotos struktūra įgaus kitokį pavidalą nei dabar.
Nuoroda: Extinction and the spatial dynamics of biodiversity
Atsiradimų ir išmirimų dinamika jūrinių organizmų paleontologiniame metraštyje.
Paleobiology Database projekto kuratorius John Alroy pristato naujausią atsiradimų ir išmirimų statistinį tyrimą remiantis atnaujinta informaciją apie globalų fosilijų paplitimą minėtoje duomenų bazėje. Remiantis minėtais duomenimis, buvo patikrintos anksčiau iškeltos prielaidos apie kai kuriuos svarbiausius biologinės įvairovės dinamikos bruožus: bioįvairovės dinamika vyksta su apribojimais ar ji rodo berybę ekspansiją?, ar atsiradimo ir išmirimo greičiai fanerozaus metu vidutiniškai mažėja?, ar masiniai išmirimai sudaro atskirą išmirimų klasę ar yra ištiso spektro dalis (priklauso tai pačiai statistinei populiacijai)?, ar išmirimai rodo saviorganizuojančio kritinio proceso požymius bei periodiškumą?, koks atsistatymo po masinių išmirimų laikas ir kokios atsistatymo pasekmės?. Štai į tokius stambaus masto biologinius klausymus bando atsakyti John Alroy.
Visu pirma buvo patikrinta hipotezė apie tai ar išmirimai yra koncentruoti ties geologinių laiko padalinių ribomis (impulsinis išmirimas) ar išmirimai yra daug maž tolygiai pasiskirstę per laiko intervalą. Pagal analizės rezultatus, gaunasi kad nors išmirimo greičiai varijuoja laiko atžvilgių jie veikiausiai yra išsibarstę laike (t.y. stochasiški). Tai rodo kad veikiausiai svarbų vaidmenį turi ne tik staigus aplinkos pokyčiai iš esmės pakeičiantis ekosistemą bet ir biotinės rūšių sąveikos.
Išmirimų ir atsiradimų greičių mažėjimas pervisą fanerozojų yra patvirtintas. Šiam trendui Alroy iškelia bent 4 galimus paaiškinimus: 1 visu pirma tai gali būti nevienodo pavyzdžių paėmimo dažnio (kuo jaunesnės uolienos tuo didesnė tikimybė kad jos bus ištirtos); 2 trendas gali būti paaiškintas logistinio pobūdžio tarpgrupine dinamika, kai pradžioje įvyko greitai diversifikuojančių bet nestabilių grupių kiekio padidėjimas o tik vėliau lėčiau rūšis kaupiančių bet atsparesnių grupių; 3 kai kurie būriai su aukštais bioįvairovės dinamikos rodykliais galėjo atsitiktinai išmirti po permo išmirimo ir palikti tiktai lėtai evoliucionuojančias grupes; 4 Aukštesnieji taksonai turi tendencija kaupti daugiau rūšių savo sudėtyje bėgant laikui, kas automatiškai sumažina nagrinėjamo taksono išmirimo riziką, tas pats galioja ir naujų taksonų susidarymui kuris yra stabdomas kitų taksonų būvimo.
Išmirimų ir atsiradimų statistikos tyrimas parodė kad masiniai išmirimai nesudaro atskiros kiekybinės klasės. Išmirimų statistika visiškai atitinka log-normalųjį skirstinį (išmirimų galia normaliai pasiskirsčiusi logaritminiame mastelyje). Taigi kaip teigi Alroy, išmirimų grupavimas yra skonio reikalas, kalba gali eiti apie didįjį išmirimų penketą, trejetą ar tiesiog vienetą. Aišku tai kad išmirimai nepriklauso atskirai statistinei grupei neneigia jų ypatingos svarbos, nes pats galios skirtumas gali nulemti skirtingas pasekmes tolimesnei evoliucijai.
Standartizuotoje išmirimų statistikoje nerasta anksčiau pastebėtų išmirimų periodiškumo požymių bei spektro pobūdžio būdingo saviorganizuojančiai kritiniai dinamikai. Išmirimų pasiskirstimas laike panašus į visiškai atsitiktinį (baltasis triūkšmas).
Nepaisant to kad išmirimų statistika rodo kad išmirimai ir atsiradimai yra atsitiktinai pasiskirstę laike, tai nereiškia kad jie neturi tam tikro juos kontroliuojančio mechanizmo. Autokoreliacijų nebuvimas pagal apžvelgiamo straipsniaus autoriaus nuomonę gali būti nulemiama 3 priežasčių: 1 rūšiadaros greičiai yra neigiamai koreliuoti su esamu rūšiu kiekiu, bei 2 išmirimų greičiai teigiamai susiję, o taip pat 3 rūšiadaros ir išmirimo greičiai yra tarpusavyje koreliuoti. Tuomet tai atitiktų pusiausvyrą bioįvairovės dinamika, kai pvz. esant mažai bioįvairovei atsiradimo greičiai didėja o išmirimo mažėja, esant dideliai biologinei įvairovei atsiradimų greitis mažėja o išmirimų didėja, esant vidutiniam biologinės įvairovės lygiui išmirimų ir atsiradimų greičiai būna lygus ir atsveria vieni kitus.
Remiantis matomais išmirimo ir biologinės įvairovės atsistatymo dėsningumais bei geriausiai šiuos reiškinius aprašančiu pusiausvyros dinamikos modeliu yra nustatyta kad įvykus masiniam išmirimui atsistatymas trūktu apie 10 mln. metų. Tačiau kokios masinio išmirimo kokybinės pasekmės laukia nėra aišku nes po kiekvieno išmirimo kardinaliai pasikeisdavo biotos taksonominė, ekologinė ir funkcinė sudėtis. Ypač turint omeny kad dabartiniai procesai neturi visiškų analogų praeityje.
Nuoroda: Dynamics of origination and extinction in the marine fossil record.
Megafaunos biomasės kompromisas kaip Kvartero ir ateities išmirimų varyklis.
Per paskutinius 50 tūkst. metų išmirė apie 2/3 visų sausuminių žinduolių genčių (101 gentis) bei pusė visų rūšių (178 rūšis) kurių masė viršijo 44 kg. Prieš kvartero megafaunos išmirimą (KMI) ekosistemose energija buvo paskirstoma tarp daugelio megafaunos rūšių, tačiau po šio išmirimo (prie 7 tūkst. metų) energija sukoncentrujama ties viena megafaunos rūšimi - Homo sapiens. Po KMI sumažėjo bendras megafaunos biomasės kiekis. Tačiau jis buvo pasiektas vėliau žmogaus industrinės revoliucijos metu, pačio žmogaus sąskaita. Pats atsistatymas truko apie 10 000 metų (t.y. ilgiau nei pats poveikis). Tačiau, dėka iškastinio kūro suteikiamos energijos ir intensyvios žemdirbystės bendra biomasė (kartu su naminiais gyvuliais), padidėjo visa eile lyginat su foniniu lygiu! Kaip manoma dėka žmogaus kuris išnaudoja didžiąją dalį ekosistemos resursų, naujos megafaunos rūšis negalės atsirasti kol žmogus bus toks dažnas koks yra dabar. Tolimesnis žmonių populiacijos išgyvenimas įmanomas bus tiktai tuo atveju jeigu bus surasti alternatyvus iškastiniam kurui energijos šaltiniai, nes šie resursai šiuo metu yra pagrindinis didžiulę antropogeninę biomasę išlaikantis veiksnys, o jis yra baigtinis.
Nuoroda: Megafauna biomass tradeoff as a driver of Quaternary and future extinctions
Ateities panorama
Augalų įvairovės paplitimo filogenetinė perspektyva.
Michael J. Donoghue iš Jeilio universiteto pateikia tyrimą, kuriame yra parodoma, kad ekologinės augalų nišos stipriai siejasi su jų pasiskirstymo pobūdžiu priklausomai nuo klimatinių sąlygų. Šis reiškinys pavadintas Filogenetiniu Nišos Konservatyvumu (FNK). Jau nuo senų laiku yra priimta kad augalų ekologiniai požymiai nėra "geri" bruožai evoliucinių (filogenetinių) santykių nustatymo metu. Daugelio mokslininkų manymų ekologiniai požymiai yra daug dažniau yra konvergencijos pasekmės – homoplazijos, nei giminystės požymiai – homologijos. Šiam principui netgi buvo suteiktas nuosavas pavadinimas – "Darvino principas". Todėl dažniausiai naudojami su tiesioginėmis ekologinėmis funkcijomis nesusijusius požymius, tokius kaip pvz. gėlių morfologija. Tačiau šis tyrimas rodo kad ši prielaida nėra teisinga ir dažniausiai augalai yra vis dėl to filogenetiškai lokalizuoti ir koreliuojasi su su šeimai būdingomis aplinkomis bei geografiniais regionais. Ekologinis konservatyvumas paaiškinamas tuo kad įvairus prisitaikymai prie klimatinio režimo reikalauja daugelio sistemų pertvarkymo, tarkime prisitaikymas prie neigiamos temperatūros reikalauja naujų ląstelinio lygio mechanizmų ląstelės dehidratacijai "atradimo" tam kad šąlant vandeniui, ledo kristalai nesuplėšytu jos. Todėl augalai atsakydami į klimato pokyčius dažniausiai nekuria naujų adaptacijų "de novo" o tiesiog paslenka savo geografinio paplitimo ribas išlaikydami ankstesnę nagrinėjamų ekosistemų struktūrą. Tokį pasiskirstymo pobūdį patvirtina kaip filogenetiniai molekulinės biologijos duomenys, taip ir istoriniai augalų grupių paplitimo ribų tyrimai remiantis paleontologine medžiaga. Šie rezultatai turi tiesioginę reikšmę nagrinėjant šiuolaikinę biologinės įvairovės krizę, nes rodo kad praradus tam tikras funkcines grupes jų atstatymas gali trūkti ilgai, o "tradiciniam" augalų atsitraukimui veikiant klimatui trūkdo naujas kintamasis atsiradės tiktai su žmogumi - buveinių fragmentacija.
Nuoroda: A phylogenetic perspective on the distribution of plant diversity
Filogenetiniai medžiai ir žinduolių biologinės įvairovės ateitis.
Filogenetika nusako kokia tvarka vyko rūšių evoliucija, tačiau kaip rodo naujausi sistematikų tyrimai ji gali nusakyti kur kas daugiau. Remiantis rekonstruotu šiuolaikinių žinduolių filogenetiniu medžiu, kuris yra kalibruotas filogenetinių šakų divergencijos datų atžvilgiu, galima nustatyti koks yra rūšiadaros ir išmirimo greitis. Būtent taip įvertinant skirtingose regionuose gyvenančių žinduolių sudėti pagal padėti filogenetinime medyje galima nustatyti jų išmirimo rizika bei atsistatymo galimybes. Žinduolių išmirimo rizika priklauso kaip nuo jų biologijos (filogenetinės padeties) taip ir nuo okupuotų regionų antropogenio poveikio poveikio laipsnio. Bendrai paėmus, žinduolių išmirimo rizika pasiskirsčiusi netolygiai pagal regionus. Šiuo atveju "kulkų lauko" (atsitiktinio išžūdimo) scenarijus būtu neadekvatus. Kaip rodo tyrimas išmirimo rizika didesnė "Senajame pasaulyje" nei "Naujajame pasaulyje", taip pat aukštesnė salose nei kontinentuose. Išmirimams nevienodai atsparios ir skirtingos žinduolių grupės: primatai ir neporakanopiniai turi didesnę nei vidurkinę tikimybę išmirti, o graužikai savo ruožtu mažesnę. Didžiausias rizikos foktorius žinduolių išmirimui yra kūno dydis - kuo didesni žinduoliai, tuo jie turi didesnę riziką išmirti. Šis dėsningumas veikia jau nuo vėlyvojo pleistoceno (apžvalga aukščiau), o taip pat šiuo metu žinduolių rūšis kurioms gresia išmirimas yra vidutiniškai eile didesni nei tos rūšis kurioms išmirimas negresia (pagal raudonosios knygos kategorijas). Dar vienas svarbus faktorius - tai siaura ekologinė niša. Taip pat stiprią įtaką turi geografinis rūšies išplitimas (apžvalga aukščiau).
Tarp daugelio, Jonathan Davies ir kt., gautų tyrimo rezultatų yra išryškinta priklausomybė nuo žmonių populiacijos tankio per geografinio ploto vienetą, paveiktos teritorijos santykio su nepaveikta ir žinduolių rūšių išmirimo rizikos [Zinduoliu_Ismirimo_Rizikos_Laukas.JPG (image/jpeg) 47K]. Šis trimatis grafikas, kuriame X-ų ašyje yra parodytas žmonių populiacijos tankis log mastelyje, Y-ų ašyje paveiktos teritorijos santykis log mastelyje, o izolinijomis ir spalvomis parodyta išmirimo rizika (žydra - maža rizika, rožinė - didelė, balti regionai - gamtoje nerandamos situacijos). Šioje schemoje matoma, kad didelė išmirimų rizika būna tuomet kai žmonių populiacijos tankis būna mažas ir poveikis aplinkai vidutinis. Po to, didėjant parametrų reikšmėms rizika mažėja, o vėliau ir vėl didėja esant dideliam apgyvendinimui ir dideliai žemėnaudai. Tai paaiškinama tuo kad pradžioje nepaliestos ekosistemos paveikiamos žmogaus ir jose išnyksta neatsparios žmogaus poveikiui rūšis (didelės išmirimo rizikos grupės), po to likusios gali egzistuoti šalia žmogaus gana stabiliai, bet vėliau smarkiai didėjant žmogaus populiacijai ir jos poveikiui žemei gali išmirti ir atspariausios rūšis.
Nuoroda: Phylogenetic trees and the future of mammalian biodiversity
Trys ambicingi (tačiau neortodoksalus) pavedimai bioįvairovės genetikos tyrimo laukui.
Genetikas John C. Avise pateikia tikrai neortodoksalų požiūrį į genetiką, sistematiką ir bioįvairovės išsaugojimą. Visu pirma šiame straipsnyje apžvelgiama "Gyvybės Medžio" metafora įvesta dar Ernsto Hekelio 1866 metais. Gyvybės medžio koncepcija bazuojasi savo pagrindu pačiu įsivaizdavimu apie evoliucijos proceso pobūdį - negrįžtamą giminingų linijų atsišakojimą. Tokiu principu remiasi ir šiuolaikinio "gyvybės medžio projekto" vykdančių mokslininkų komanda. Šiuo metu yra daugybė įrodymų apie lateralinę genų pernašą (ypač pas prokariotus) o taip pat pats eukariotų atsiradimas veikiausiai yra keletos filogenetinių linijų susiliejimas. Visi jie prieštarauja grynam kladogenėtiniam (atsišakojimo) modeliui. Tačiau jeigu tokie reiškiniai yra ganėtinai reti juos sąlyginiai galima ignoruoti. Tačiau gali būti kad ir pas eukariotus (ir jų tarpe gyvūnus) rūšiadara dažnai vyksta per hibridizacija. Tuomet "gyvybės medžio" metafora logiškai neatitiktu realybės, bei giminystės metodų pačius principus reiktu peržvelgti. Juk jeigu vyksta tiktai filogenetinių linijų skilimas, tuomet mes galime sužinoti organizmų atsiskyrimo tvarką pagal paeilinį atsišakojimą, tačiau jeigu dažnas yra filogenėtinių linijų susiliejimas, tuomet protėvių seka ne konverguoja į vieną bendra, bet eksponentiškai diverguoja į daugybę buvusių! Tuo galite įsitikinti pažiūrėję į prikabintą rūšiadaros principinių tipų schemą [Rusiadaros_Tipai.JPG (image/jpeg) 63K]. Dėl šios priežasties gali pasikeisti visas požiūris į sistematiką [genų ir organizmų istorijos būtu atskiri bei sudėtingai susiję domenai].
John Avise yra suglumintas (tikriausiai kaip ir dauguma biologų teoretikų) dabartinės organizmų sistematikos atžvilgiu, turint omeny Linėjaus taksonomiją. To priežastis yra to pačio rango taksonų tarpgrupinis nesugretinamumas (ar šimpanzė ir drozofila yra lygiavertės gentis ir ar jos turi konkrečią biologinę prasmę?). Todėl autorius siūlo perkirsti gordijaus mazgą ir susieti visus Linėjaus rangus (o jų yra 17) su geochronologinės skalės padaliniais. T.y. organizmų grupę taksonomiškai vadinti pagal tai kada ji divergavo (pvz. jeigu atsiskyrė juros periode, tuomet toms grupėms priskiriamas būrio rangas). Rangų priskirimo schemą iš straipsnio [Rangu_Schema.JPG (image/jpeg) 118K]. (Iš savo pusės norėčiau pakritikuoti tokį požiūrį, nes jis pritaikytas klasifikuoti tiktai dabartiniams organizmams ir visiškai netinkamas darbui su paleontologine medžiaga. Juk jeigu tarkime kambro periodo metu atsiskyrė dvi populiacijos ir kiekviena iš jų sudarė po naują rūšį, pagal šią taksonomiją abi šios rūšis bus jau ne rūšis o atskiri tipai! Visiškas nonsensas)
Antras John C. Avise pavedimas biologinės įvairovės genetikos laukui yra - Pleistoceno Periodo Parkų tinklo sukūrimas. Naudojantis filogenetikos duomenimis ir tiriant visų regionų biologinės įvairovės filogenėtinę įvairovę (vidutinį genetinį skirtingumą) galima nusakyti kokias teritorijas labiausiai reiktu saugoti naudojantis minimum lėšų.
Trečias pavedimas - integracinis genetikos pobūdis biologinės įvairovės išsaugojimo klausyme. Remiantis genetiniais tyrimais atkuriamos skirtingų organizmų sąsajos o taip pat suprantama jų reikšmė ekosistemose.Kaip pvz.: egzistuoja kloninės grybų kolonijos, kurių hifai užima kelių ha plotą, sveria 100 t bei jų amžius siekia 1500 metų (kad jos priklauso vienam organizmui nustatyta sekvenavus atskirus šios kolonijos pavyzdžius).
Nuoroda: Three ambitious (and rather unorthodox) assignments for the field of biodiversity genetics
Publikos sudominimas bioįvairovės problemomis.
Michael J. Novacek iš Amerikos gamtos istorijos muziejaus nurodo problemas susijusias su biologinės įvairovės išsaugojimo problemų pristatymų plačiajai publikai ir šių problemų sprendimo būdus. Pagal šiuolaikinius tyrimus biologinės įvairovės nykimo problėma yra nustumta iš svarbiausių pozicijų ir eina po tokių temų kaip globalus atšilimas, terorizmas, šeimos vertybės ir kt. Nepaisant to kad biologinės įvairovės praradimo pasekmės bus kur kas ilgalaikiškesnės nei visos kitos kartu sudėjus (paskaitykite pvz. John Alroy straipsnį kuriame atsistatymo laikas vertinamas dešimtimis milijonų metų!).
Pirmą kartą žodis "bioįvairovė" buvo publikuotas Edvardo O. VIlsono to paties pavadinimo redaguojamoje knygoje 1988 metais, kuri buvo simpoziumo rengto 1986 metais rezultatas (Biodiversity). Šiuo metu šį žodį žino kiekvienas. Tačiau nuo žinojimo iki reikšmės supratimo yra dar toli. Tam kad pataisyti šią situaciją Michael J. Novacek siūlo sekančius darbo su plačiąją visuomene kelius: 1 pagerinti įvairių publikos sluoksnių bioįvairovės problemų supratimą; 2 žinių suprantamų įvairiems publikos sluoksniams įdiegimas; 3 žinių perdavimo mechanizmų pagerinimas.
Vienu ir tuo pačiu metu žmonija susiduria su daugybe problemų ir visos jos negali būti prioritetinės, todėl stengiantis išaiškinti biologinės įvairovės svarbą. Pagal Novacek, reikia remtis šiais principais patraukiančiais žmonių dėmesį:1 Etinė, moralinė ir estėtinė svarba; 2 Ekonominiai argumentai (kodėl čia turi būti gamta o ne tuoj pat duodantis ekonominę naudą pasėliai); 3 Ekologiniai argumentai (bioįvairovė - tai ne tik organizmų įvairovė bet ir aplinkos sąveikų sudėtingumo matas (apie tai labai dažnai pamirštama)); 4 Bioįvairovės problemų susiejimas su kitomis aplinkosaugos problemomis.
Pagal žinių perdavimo būdus, Michael Novacek siūlo šias strategijas: 1 Žiniasklaida kaip žiūrovai ir partneriai (dauguma žiniasklaidos priemonių temas susijusias su biologinės įvairovės nykimu vienu metu per daug supaprastina ir sensacingai išpučia. Taip prarandamas žiūrovų pasitikėjimas), reikia pateikti informacija objektyviai ir įvairiais keliais (pvz. web - projektas "encyclopedia of life"); 2 Viešieji mokslo centrai prieinami plačiajai publikai (muziejai, zoologijos sodai, mokslo centrai, gamtos centrai ir kt.); 3 Visuomenės dalyvavimas - "pilietinis mokslas" (visų amžiaus grupių žmonių dalyvavimas profesionaliuose mokslo projektuose).
Nuoroda: Engaging the public in biodiversity issues
Kur bioįvairovė keliaus toliau? Negailėstinga prognozė kaip visad, bei viltingas spręndimų aplankas.
Paskutiniame iš visų susirinkimo straipsnių biologai Paul R. Ehrlich ir Robert M. Pringle apžvelgia šiuolaikinę biologinės įvairovės bei žmonijos situaciją ir tolimesnius šios sistemos vystymosi scenarijus. Pagal realistiškiausius apskaičiavimus per artimiausius 50 metų žmonių populiacija padidės dar 2,6 milijardais. Toks kiekio padidėjimas turės didesnę įtaka nei prieš tai buvę 2,6 nauji milijardai, nes daugiausiai šis padidėjimas vyks biologine įvairove turtingose atogrąžinėse šalyse. Pagal apskaičiavimus vidutiniškai žinduoliu rūšis egzistuoja apie 1 mln. metų, Homo sapiens savo ruoštu išgyveno jau apie 0,2 mln. metų. Autoriai tokį jauna mūsų rūšies amžių lygina su paauglyste, kai žmogaus pasitikėjimas savimi, nenuovokumas ir tikėjimas į savo nemirtingumą veda į ekosistemų palaikančių musų egzistavimą naikinimą.
Galimi bioįvairovės vystymosi keliai. Pagal pesimistinį scenarijų mūsų planetoje didėjant CO2 kiekiui mažės vandenyno Ph, ir to pasekmė būtu koralinių rifų nykimas dėl nesugebėjimo susintetinti kalcio karbonatinius skeletus. Didėjanti žmonių populiacija reikalauja naujos erdvės, kaip pvz. galima pateikti Hugo Čavezo pasiūlymą sukurti nauja miestą esančiame nacionaliniame parke (šis sprendimas padėtu perkelti 100 tūkst. žmonių iš perpildyto Karakaso). Didėjant populiacijai, bus naudojami vis skūrdesni resursai iš vis mažiau prieinamų vietų - paskutinių gamtos gynybos linijų "marginalinių žemių". Bendrasis poveikis bioįvairovei ir gamtai bendrai susideda iš sekančių komponenčių Po - populiacija, Pr - prabanga ir T - technologija. Kaip pavyzdį galima pateikti: auganti biokuro paklausa (T) kuri yra inicijuota vis didėjančio energijos naudojimo (Pr), kuris auga dėl vis didėjančios populiacijos (Po). Taip Brazilijoje sodinant ekonomines plantacijas biokurui yra naikinami sezoniai tropiniai miškai ir ekosistemos pamažu virsta savanomis.
Tačiau, jeigu imtis tam tikrų ryžtingų priemonių autorių manymu biologinės įvairovės nykimą galima būtu stipriai pristabdyti. Tokio darnaus vystymosi pagrindai būtu: mažiau apgyvendinta ir ne tokia priešiška planeta (žmonių edukacija gamtosaugos bei gimstamumo reguliavimo klausymai), saugomų teritorijų finansavimas (valstybinis, filantropinis arba ekoturizminis), žmogaus modifikuotų kraštovaizdžių atstatymas ir laukinių "kampelių" puoselėjimas, eko - ekonominio mąstymo vystymas (geriau tegu gamta nuveikia, negu tai daryti patiems su didelėmis išlaidomis), buveinių atstatymas ir dingusių rūšių repatriacija (sugrąžinimas ten kur dėl žmogaus kaltės jos buvo išnykusios), bendradarbiavimas su vietinėmis bendruomenėmis (geriau kad iniciatyva eitu iš vietiniu, nei ji būtu "numesta iš viršaus"), biologinės įvairovės vertybių viešinimas (pvz. internete - Wikispecies (http://
species.wikimedia.org), YouTube, G-mokslus ;-)
Kur toliau keliaus žmonija tiesiogiai priklauso nuo to kur keliaus bioįvairovė.
Nuoroda: Where does biodiversity go from here? A grim business-as-usual forecast and a hopeful portfolio of partial solutions
--
AS
only what we understand. We will understand only what
we are taught.
Baba Dioum, Senegalese poet. "
Ištrauka ir citata iš vieno John C. Avise straipsnio pristatyto per Amerikos mokslų akademijos susirinkimą.
Visai neseniai (2007 metų gruodžio 6 - 8 dienomis) buvo surengtas JAV mokslų akademijos inicijuotas seminaras, kurio tema buvo - "globalus biologinės įvairovės nykimas". Šio seminaro rezultatas - išmirimų problemą plačiausiąja prasme apžvelgiantis 18 straipsnių kurių autoriai yra žinomi ekologai, paleontologai ir evoliuciniai biologai. Tai buvo jau antras seminaras kurio šūkis yra - "Evoliucijos šviesoje!" (pagal žymaus Teodosijaus Dobžanskio straipsnio "Niekas biologijoje neturi prasmės išskyrus tai kas yra [apibūdinta] evoliucijos šviesoje" pavadinimą).
PNAS leidinio tinklapis, kuriame pristatyti seminaro pranešimai - http://www.pnas.org/content/105/suppl.1
Pačios koliokviumo paskaitos audio formate, kartu su rodytomis skaidrėmis. Jas galite pasiklausyti šiame tinklapyje: In the Light of Evolution, II: Biodiversity and Extinction
Sudariau straipsnių, pagal kurių temas buvo pristatyti pranešimai trumpus aprašus, tikiuosi ši informacija pasitarnaus gilinantys į biologinės įvairovės principines problemas:
Evoliucijos šviesoje: Bioįvairovė ir išmirimas.
Koliokviumo straipsnius pradeda apžvalginis trijų žymių ekologų ir evoliucionistų (John C. Avise, Stephen P. Hubbell, Francisco J. Ayala)
esė apie biologinės įvairovės vertę ir grėsmes bioįvairovės išsaugojimui. Kaip mini autoriai biologinė įvairovė atspindi visus devynis žmogaus poreikius: utilitarinį (tiesioginė ekonominė nauda), mokslinį (biologiniai tyrimai), estetinį (įkvėpimas iš gamtos), humanistinį (sąsajų su kitais organizmais pojūtis), dominionistinį (fizinio ir moralinio jaukumo pojūtis būnant gamtoje), moralinį, simbolinį (vaizduotės stimuliavimas sąveikaujant su gamta) ir negativistinis (netgi nerimas dėl gamtos likimo, irgi kaip teigia autoriai praturtina žmogaus gyvenimą).
Per visą gyvybės istoriją įvyko daugybė masinių išmirimų. Penki iš jų yra ypatingai svarbus, nes iš esmės pakeitė tolimesnę gyvybės eigą. Dabar kaip yra manoma žmonija gali įeiti į 6 didžiojo masinio išmirimo stadiją. Šis išmirimas skirsis nuo prieš tai buvusių savo biologine priežastimi. Ta priežastis - tai kaip jau yra žinoma žmogus ir jo veiklos pasekmės. Žmogaus inicijuotas išmirimas vyksta 3 bangomis: pirmoji banga prasidėjo nuo maždaug 100 tūkst. metų prieš musų erą, kai Homo sapiens rūšis pradėjo planetos okupaciją išeinant iš Afrikos (būtent tuo metu vyko pleistoceno megafaunos išmirimas), kita banga yra siejama su agrarinės kultūros atsiradimu prieš maždaug 10 tūkst. metų, trečioji išmirimo banga - tai dabartinė pramoninė revoliucija, kai dėl kur kas pagerėjusių ekonominių sąlygų drastiškai padidėjo žmonių išgyvenamumas ir to pasekmė globalios populiacijos padidėjimas.
Vykusio seminaro tikslas buvo visapusiškai apžvelgti dabartinę biologinės įvairovės tyrimų situaciją. Visi pranešimai yra suskirstyti į 4 temas: šiuolaikiniai kitimo pobūdžiai ir procesai gyvūnų bioįvairovėje, šiuolaikiniai kitimo pobūdžiai ir procesai augalų ir mikroorganizmų bioįvairovėje, trendai ir procesai paleontologinėje praeityje ir ateities panorama.
Nuoroda: In the light of evolution II: Biodiversity and extinction.
Šiuolaikiniai kitimo pobūdžiai ir procesai gyvūnų bioįvairovėje
Ekologiniai išmirimai ir evoliucija didingame naujajame vandenyne
Biologinis okeanografas ir paleontologas Džeremis Džeksonas (Jeremy B. C. Jackson) pristato šiuolaikinių vandenynų ekosistemų pakitimų reikšmę ateities vandenynų funkcionavimui. Jis rodo naujausius istorinių įvairių organizmų gausumo kitimų tyrimus, pasitelkiant žvejybos archyvus ir išsaugojimo paleobiologijos metodikas kai tiriamos neseniai susiklosčiusios nuosėdos ir subfosilinės liekanos. Palyginimai su praeities bioįvairovės parametrais leidžia tiksliai įvertinti dabartinę jūrinių ekosistemų būklę bei rasti pakitimus nulemiančius veiksnius. Straipsnyje rašoma apie letalias intensyvaus vandenyninių ekosistemų eksploatavimo pasekmes. Pagal straipsnio autorių, globalios biologinės įvairovės išsaugojime ir vertinime buvo nagrinėjami modeliai kurių priežastingumas yra (bottom-up), t.y. kai aukštesnio trofinio lygio organizmų likimas nulemiamas žemesnio, tuo tarpu šiuolaikiniai tyrimai rodo kad vandenynų ekosistemų funkcionavime didžiulę reikšmę turi (top-down) priežastingumas, kai ekosistemų funkcionavimą reguliuoja stambiausi plėšrūnai. Tarp daugybės pavyzdžių galima pateikti stambių ryklių išnaikinimą, po kurio sekė rajų kiekio padidėjimas, kurios savo ruožtu nusiaubė dvigeldžių moliuskų rifus. Per didelė jūrinių plėšrūnų eksploatacija nulemia nekontroliuojamą jų aukų kiekio padidėjimą ir kai kurių rūšių dominavimą (t.y. ekosistemų supaprastėjimą bei produktyvumo sumažėjimą).
Kitos grėsmės be padidintos eksploatacijos yra vandenynų temperatūros didėjimas kombinacijoje su CO2 kiekio didėjimu vandenynų vandenyje. Tai savo ruožtu inhibuoja koralinių polipų vystymąsi, nes sumažėjus Ph, padidėja kalcito tirpumas ir koralai negali jo įsisavinti iš aplinkinio vandens ko pasekoje negali sudaryti skeletų. Egzistuoja ir kiti su užterštumu susiję pavojai - tai dumblių žėlimas dėl padidėjusios biogeninių elementų (N, P etc.) nuotėkos su upėmis. Dumblių žėlimo pasekmė - didelis kiekis organinės medžiagos, kuriai yrant atsiranda anoksninės sąlygos palankios mikrobinėms ekosistemoms, bet žalingos produktyvioms sudėtingais gyvūnais paremtoms ekosistemoms.
Be viso to ekosisteminiai pokyčiai dažnai būna kombinuoti ir patys savę skatinantis su teigiamais grįžtamaisiais ryšiais (taip vadinami sinergetiniai efektai). Vienas tokių pasikeitimų pavyzdys iš straipsnio: "austrės šiuo metu yra beveik eliminuotos dėl per didelio ekspluotavimo, tačiau jų atsistatymui trukdo hipoksija (O2 kiekio sumažėjimas) kuris įvyko dėl eutrofikacijos, kuri buvo sukelta introdukuotų rūšių, kurios konkuruoja su vietinėmis dėl erdvės ir sukelia ligas, ir dėl prieš tai buvusių nežymiais bet dabar reikšmingų dėl savo padidėjusio kiekio plėšrūnų kurių kiekis anksčiau buvo kontroliuojamas aukštesnio trofinio lygio plėšrūnų, kurie buvo pereksploatuoti.
Džeremis Džeksonas prognozuoja ateities vandenynų scenarijų remiantis dabartiniais ekosistemų kitimo trendais ir paleontologinėje praeityje buvusiomis analogiškomis situacijomis. Dėl padidėjusios temperatūros gali padidėti paviršinių vandenų druskingumas bei vandens storymės stratifikacija (susisluoksniavimas), ko pasekmė vandens nesimaišimas ir giluminė anoksija analogiška kaip dabar matoma Juodojoje jūroje. To pasekmė - daugialąsčių organizmų masinis išmirimas ir nenuspėjamos evoliucinės pasekmės per ateinančius milijonus metų.
Vienintelė galimybė to išvengti, pagal autorių - tai iš esmės pakeisti žmogaus ūkinę veiklą į labiau darnią (sustainable development). Kitaip gresia vis progresuojanti vandenynų ir jūrų ekosistemų degradacija ir po jos būsiantis ekonominis daugelio ūkio šakų žlugimas.
Nuoroda: Ecological extinction and evolution in the brave new ocean
Ar mes esame masinio išmirimo viduryje? Požiūris iš amfibijų pasaulio.
David B. Wake ir Vance T. Vredenburg pristato amfibijų nykimo problemą. Šiuo metu yra žinoma apie 6300 amfibijų arba varliagyvių rūšių (dar prieš 20 metų jų buvo žinoma apie 4000 rūšių). Didelis naujų amfibijų rūšių atradimo greitis (apie 2% nuo viso rūšių kiekio per metus) rodo kad dar daug kas apie šios grupės rūšinį paplitimą yra mažai žinoma. Neseniai buvo atrastos visiškai unikalios varliagyvių rūšis, kuriai teko išskirti netgi atskirą šeimą.
Kaip mini autoriai, kažkur trečdaliui iš visų varliagyvių gresia išnykimas. To priežastis yra ta kad daugelis rūšių egzistuoja tropikuose ir jų populiacijos yra labai lokalizuotos geografiškai (atsistatymo potencialas mažas). Taigi amfibijos yra vienintelis klasės lygio taksonas, kurį gali paliesti toks didelis santykinio rūšių kiekio sumažėjimas. Varliagyvių kiekio sumažėjimas yra stipriai susijęs su jų savotišku gyvenimo ciklu (ir vandenyje ir sausumoje) o taip pat buožgalvių ir suaugėlių dietinių skirtumų (pirmieji dažniausiai minta augalija, suaugę plėšrūnai). Šis veiksnys nulemia tai kad amfibijos priklauso nuo kur kas daugiau kritinių veiksnių nulemiančių jų išgyvenamumą. Varliagyvių kvėpavimas žymia dalimi vyksta per gleivėtą odą, kas savaime padidina jų užsikrėtimo infekcinėmis ligomis tikimybę. Viena tokių gribelinių ligų (chitridiomikozė), sukėlė tikras pandėmijas tarp tropinių varliagyvių, netgi kai kuriose vietovėse visišką išnykimą. Didžiausia varliagyvių įvairovė stebima lietinguose kalnų miškuose, kurių būklė stipriai priklauso nuo klimatinių sąlygų. O daugelis kalninių amfibijų rūšiu lokalizuotos tiktai vieno kalno ar mažos kalnų grandinės teritorija.
Varliagyviai iki šiol išgyvene 4 paskutinius masinius išmirimus, dėl anksčiau minėtų priežasčių, gali stipriai nukentėti nuo paskutinio.
Nuoroda: Are we in the midst of the sixth mass extinction? A view from the world of amphibians
Bioįvairovės ir endemizmo pobūdis Indo-Vest Pacifiniame koralinių rifų regione.
Kaip jau yra žinoma, biologinėje įvairovėje yra žinomas makroekologinis rūšių gausumo gradientas (artėjant link pusiaujo biologinė įvairovė vis didėja). Šiuo metu didžiausia jūrinė biologinė įvairovė yra stebima Indo-Australijos archipelage. Šio tyrimo autoriai Marjorie L. Reaka, Paula J. Rodgers ir Alexei U. Kudla kap modelinį objektą bioįvairovei vertinti naudojo stromatopodinius vėžiagyvius. Rūšių paplitimą ir jų gausumą įvairiuose regijonuose nulemia makroevoliuciniai faktoriai kūrė veikia praeityje bei veikia dabar - tai diferencijuotas išmirimo greitis bei rūšiadaros greitis. Kaip manoma būtent šie procesai yra lemiantis biologinės įvairovės pobūdį. Kaip jau yra nustatyta iš paleontologinių studijų, dydžiausią tikimybę išgyventi turi tos rūšis kurios yra labiausiai paplitusios (tačiau, dėl savo didelio paplitimo jos turi mažesnę tikimybę sudaryti naujas rūšis). Šios studijos metu yra nustatyta kad labiausiai paplitusios rūšis yra tos kurios didesnę kūno masę ir gali pagaminti pakankamą kiekį palikuonių (lervų). kurios galėtu paplisti į kitus regionus vandenyninėmis srovėmis. Tačiau, kaip ir daugeliu atveju, dauguma rūšių priklauso mažai dydžių klasei ir stambios rūšis yra ne tokios gausios. Todėl rifinėse ekosistemose daugelis rūšių yra pavojingoje situacijoje (t.y. labiau pažeidžiami ekosistemų perturbacijų).
Nuoroda: Patterns of biodiversity and endemism on Indo-West Pacific coral reefs
Pagarba Linėjui: Kiek yra parazitų? Kiek yra šeimininkų?
Apžvelgiamo straipsnio autoriai Andy Dobson, Kevin D. Lafferty, Armand M. Kuris, Ryan F. Hechinger ir Walter Jetz pristato dažnai neįvertinamų organizmų - tai yra parazitų biologinės įvairovės kitimo tyrimus. Pagal šiuolaikinius įvertinimus, dabar yra žinoma apie 6 mln. gyvų organizmų rūšių, tačiau kiek dar neatrastų parazitų nėra žinoma. Pagal įvairius apskaičiavimus jų gali būti netgi daugiau nei pačių šeimininkų rūšių. Apskaičiuota kad stuburinius gali parazituoti nuo 75 iki 300 tūkst. rūšių helmintų! Pagal autorių apskaičiavimus, iš visos parazitinių organizmų įvairovės per artimiausius 50 - 100 metų gali išnykti apie 3 - 5% nuo bendro kiekio. Parazitinės rūšis dažnai yra neįvertinamos ekologijoje, nors būtent parazitiniai ryšiai sudaro apie 75% trofinių ryšių kiekio. Parazitų rūšių kiekio apskaičiavimą negalima tiesiogiai skaičiuoti pagal jų galimų šeimininkų išplitimą dauginant iš kažkokio koeficiento. Kaip jau anksčiau apžvalgose yra minėta, egzistuoja tropinis rūšių kiekio gradientas (kai karštuose kraštuose randama daugiau rūšių). Tačiau šis erdvinis trendas galiojantis laisvosioms rūšims nebūtinai turi galioti ir parazitams. To priežastis yra esant dideliai įvairovei, smarkiai sumažėja šeimininkų rūšių kiekis per erdvės vienetą (populiacijos tankis), todėl kaip manoma gali egzistuoti atvirkštinis trendas - kad parazitai iš tikrųjų labiau specifiškesni vidutinėse platumose o ne tropikuose.
Taip pat vertinant parazitinių rūšių išnykimo galimybes ir tikimybes reikia atsižvelgti į ekosistemų trofinių ryšių struktūrą. Dėka parazitų ekosistemų struktūra pradeda panašėti labiau nei piramidę o į atvirkštinį rombą (daug producentų, mažiau augalėdžių, dar mažiau plėšrūnų ir daug parazitų kurie maitinasi plėšrūnais). Parazitų išmirimai nebūtinai yra tiesiogiai susiję su jų šeimininkų išmirimais nes vienas parazitas gali naudotis keliolika rūšių iš karto. Tačiau iš kitos pusės daugelis parazitų turi kelias gyvenimo stadijas ir turi pereiti per eilę šeimininkų, kas padidina jų išmirimo tikimybę pradingus kuriai nors grandžiai.
Nuoroda: Homage to Linnaeus: How many parasites? How many hosts?
Šiuolaikiniai kitimo pobūdžiai ir procesai augalų ir mikroorganizmų bioįvairovėje
Rūšių invazijos ir išmirimai: vietinės salų biologinės įvairovės ateitis.
Dov F. Sax ir Steven D. Gaines nagrinėja augalų biologinės įvairovės nykimo priežastis salose kontekste su kitų organizmų grupių nykimu. Kaip rodo tyrimai augalai dažnai ne taip stipriai nukenčia nuo invazinių rūšių nei gyvūnai. Pagal apskaičiavimus dėl žmonių bei jų atvežtų invazinių rūšių kaltės per pastaruosius kelis tūkstančius metų vandenynų salose (ypač polinezijoje) išmirė tūkstančiai endeminių paukščių rūšių! Palyginimui Naujojoje Zelandijoje iš 91 vietinių paukščių rūšių išmirė po invazijos 38, tuo tarpu iš 2 000 vietinių augalų rūšių išmirė tiktai 3. Tokių skirtumų priežastis, pagal autorius yra tai kad invazijos atvėju pagrindinė išmirimo priežastis yra plėšra
arba plėšra kartu su kitu veiksnių kompleksu. Tuo tarpu tiesioginė konkurencija nėra toks stiprus išmirimo veiksnis. Šiame kontekste galima pamatyti kad augalų rūšių kiekis salose pastoviai didėja beveik be vietinių rūšių išmirimo, kai kuriose archipelaguose, tokiuose kaip Havajai rūšinės įvairovės lygi artėja prie analogiško lygio kontinentuose. Tai reiškia kad salose dažnai nėra dar pasiektas rūšių "prisisotinimo" lygis. Lyginant istorinius duomenys apie atvežtines naturalizuotas augalų rūšis aiškiai matosi tiesinio rūšių kiekio didėjimo trendas. Šiuo metu invazinių ir vietinių rūšių santykis salose pasiekė vidutiniškai apie 1:1, tačiau iki 2060 metų galima tikėtis kad šis santykis pasikeis iki 3:2. Ilgalaikėje perspektyvoje galima laukti kad salose biologinė įvairovė padidės, tačiau planetos lygyje įvairovė sumažės (dėl kai kurių endeminių rūšių nykimo). Tačiau galutinė biologinės įvairovės lygio stabilizacija per konkurencija ir rūšių išmirimą gali stabilizuotis tiktai po kelių šimtų tūkstančių metų.
Nuoroda: Species invasions and extinction: The future of native biodiversity on islands
Kiek medžių rūšių yra Amozonijoje ir kokia dalis iš jų išmirs?
Bioįvairovės tyrėjų komanda vadovaujama Stephen P. Hubbell, sukūrė Amazonijos medžių biologinės įvairovės kitimo įvertinimo modelį paremtą vienijančia neutralia biologinės įvairovės ir biogeografijos teorija. Amazonės baseinas užima apie 7,2 mln. km kv., tai kaip jau daugeliui yra žinoma pats didžiausias tropinių miškų masyvas pasaulyje. Tačiau kiek jame egzistuoja medžių rūšių (pagal apibrėžimą - sumedėje augalai kurių kamieno skersmuo pas suaugusius individus žmogaus liemens lygyje yra daugiau nei 10 cm) labai nelengva apskaičiuoti. Pagal turimus duomenys - daugelis medžių rūšių yra ganėtinai išbarstyti ir turi nedideles populiacijas (<10 000 individų), tuo tarpų rūšių su gausiomis populiacijomis yra mažiau. Bioįvairovė buvo vertinama meta-bendrijų teorijos kontekste (santykinai uždaros bendrijos kuriose vyksta visa evoliucija - t.y. rūšių atsiradimas ir išmirimas). Naudojant neutralios bioįvairovės teorijos numatymo galimybes yra apskaičiuota kad visame Amazonės baseine turėtu egzistuoti apie 12 500 rūšių medžių (Brazilijos dalyje apie 11 210 rūšių). Šių rūšių geografinis paplitimas yra stipriai susijęs su jų skaitlingumu. Naudojantis įvairiais miškų masyvų iškirtimo ir žemės naudojimo scenarijais buvo sudaryti modeliai kaip šie procesai paveiks rūšių išlikimą. Pagal neoptimistinį scenarijų dėl miškų naikinimo turėtu išnykti apie 3 656 medžių rūšis, pagal optimistinį 2 228 rūšis. Dauguma iš tų rūšių būtu labai lokalizuoti endemikai turintis mažą populiacijų skaitlingumą. Tuo tarpu plačiai paplitusios ir skaitlingos rūšis beveik užtikrintai neišnyks. Tačiau tyrimo autoriai mini kad gali būti stiprus nukrypimai nuo pateikto modelio, dėl to kad ateities miškų naudojimo perspektyvos ne visad yra nuspėjamos. Anksčiau kai kurių autorių nuomone, jau iki 2000 metų visi Amozonijos miškai turėjo būti sufragmentuoti iki nedidelių masyvų, kas kaip yra žinoma iki dabar neįvyko.
Kiti neigiamo pobūdžio pokyčiai gali būti susiję su globalinių klimato atšilimu, dėl kurio gali pasikeisti kritulių kiekio pasiskirstymas Amazonės baseine (sezoniškumo atsiradimas/išnykimas). Dėl ko gali būti nenuspėjamos pasekmės vietinės augalijos išlikimui.
Nuoroda: How many tree species are there in the Amazon and how many of them will go extinct?
Mikrobai kalnų šlaituose: Prieštaringos priklausomybės nuo aukščio augalų ir bakterijų įvairovėje.
Biologinės įvairovės priklausomybės nuo augimo substrato aukščio tęsiasi jau šimtmečius ir yra ganėtinai gerai išanalizuota augalų atžvilgiu. Tokių priklausomybių tyrimas mikroorganizmų atžvilgiu pradėtas visai neseniai. Šiems tyrimams galimybę atvėrė naujos sekvenavimo technikos atradimas ir įdiegimas bei skaitmeninės filogentinės analizės galimybė. Evoliuciniai biologai ir ekologai Jessica A. Bryant, Christine Lamanna He´ le`ne Morlon, Andrew J. Kerkhoff, Brian J. Enquist ir Jessica L. Green Amerikos Uolietuose kalnuose atliko biogeografinių nuo aukščio priklausomų biogeografinių gradientų biologinėje įvairovėje tyrimą. Kaip tyrimo objektas buvo pasirinkti daugialąsčiai gaubtasėkliai augalai bei prokariotai priklausantis tipui Acidobacteria. Bakterijų ir augalų taksonominės įvairovės kitimo pobūdžiai skiriasi iš principo: bakterijų įvairovė monotoniškai mažėja kylant aukščiau į kalnus, tuo tarpu augalų įvairovė paklūsta vienamodaliniam pasiskirstymui su didžiausia įvairove vidurinėje aukščio zonoje. Taip pat bakterijų bendrijos skirtinguose aukščiuose dažnai taksonai klasterizuojasi pagal savo giminingumą, tuo tarpu pas augalus skirtinguose aukščiuose giminingumas nėra artimas, skirtingas nišas užima skirtingi taksonai. Taip yra nustatyta kad keliaujant gradientu egzistuoja filogenetinis trendas, tuo tarpo augalai pagal giminingumą gradiento atžvilgiu pasiskirstę daug maž atsitiktinai. Ši analizė leidžia numanyti kad mikroorganizmų ir mikroorganizmų biogeografijos ypatumai gali žymiai skirtis.
Nuoroda: Microbes on mountainsides: Contrasting elevational patterns of bacterial and plant diversity
Atsparumas, atsistatomumas ir pakeičiamumas mikrobinėse bendryjose.
Mikroorganizmai ekosistemose dažnai nėra vertinami kaip atskiri funkciniai vienetai, o tiesiog nagrinėjami kaip "juoda dažė" nesilyginant į vidinę struktūrą. Tačiau kaip jau yra žinoma mikroorganizmai yra svarbus biogeocheminių ciklų komponentai. Apžvelgiamo straipsnio autoriai pristato mikroorganizmų kaip ekosistemų komponentų modeliavimo metodiką. Pagrindiniai faktoriai nulemiantis mikroorganizmų kaip ekosistemos elementų svarbą yra jų atsparumas poveikiams, atsistatomumas eliminavus kai kuriuos elementus ir sugebėjimas atlikti prieš tai buvusią funkciją bei galimas išnaikintų mikroorganizmų grupių pakeičiamumas. Mikroorganizmai dėka savo didelio skaitlingumo ir įvairovės labai atsparus aplinkos stresui ir netgi sunaikinus mikroorganizmų ekosistemoje esančius organizmus kurie atliko tam tikrą funkciją, tą funkciją pradeda atlikti kitos grupės dėka greitos evoliucijos (įskaitant ir horizontalią genų pernašą). Tačiau, mikrobinių ekosistemų sudėtis yra jautri streso atžvilgiu (autorių teigia kad nepriklausomai nuo jo prigimties) ir bendrijos atsistatymas gali vykti neiškart. Autorių manymu šiuo metu yra labai svarbu suprasti mikroorganizmų funkcinių galimybių sąsajas su jų taksonomine sudėtimi, tam kad panaudojus metagenomikos ir metatranskriptomikos techniką, nustačius taksonomiją galima būtu lengvai nustatyti nežinomų pavyzdžių mikroorganizmų funkcijas. O tai padėtu suprasti kaip globaliu mastu mikroorganizmų ekosistemų komponentė veiks vykstant globaliems pokyčiams.
Nuoroda: Resistance, resilience, and redundancy in microbial communities
Trendai ir procesai paleontologinėje praeityje
Išmirimai kaip evoliucinės istorijos praradimas
Pagal apskaičiavimus dabartinė biologinė įvairovė daugiausiai sudaro 1 - 2 procentus visų rūšių kurios egzistavo per paskutinius 600 mln. metų (o veikiausiai dar mažiau). Taigi, išmirimas yra kiekvienos biologinės rūšies neišvengiamybė. Douglas H. Erwin iš Santa Fe
sudėtingų sistemų tyrimo instituto ir Smitsonian Institution, pateikia masinių išmirimų pasekmių analizės būdus ir preliminarius analizės rezultatus. Penki didžiausi kanoniniai masiniai išmirimai pagal turimus įrodymus skiriasi kaip pagal savo priežastis taip pagal savo galią ir pasekmes tolimesnei biotos evoliucijai. Poveikis biotai, šiuo atveju tam tikros informacijos apie grupių evoliucinius sprendimus, pagal Erviną suskirstytas į šias kategorijas: taksonominė įvairovė, filogenetinė įvairovė, morfologinis nesugretinamumas, funkcinė įvairovė arba ekoerdvė, architektūrinė įvairovė arba ekosistemų inžinerija, elgesio ir socialinis sudėtingumas, vystymosi mechanizmų įvairovė.
Taksonominė įvairovė - tai vienas iš pagrindinių evoliucijos matų paleontologiniuose tyrimuose. Masiniai išmirimai buvo nustatyti tiriant būtent tokio pobūdžio informaciją. Rūšių, genčių arba šeimų kiekio kitimas fanerozojaus metu rodo įdomius trendus, pvz.: mažėjantis foninis išmirimų greitis (taksonai tampa stabilesni). Tačiau kai ten bebūtu, šis metodas vis dar kelia klausymus, nes skaičiuojant tokiu būdu, daroma prielaida kad vieno lygio (tarkim šeimos) taksonai yra ekvivalentiški savo biologine prasme, tačiau veikiausiai tai nėra visiškai taip.
Filogenetinė įvairovė - vykstant išmirimui, ne visi išmirimai yra ekvivalentiški evoliucinės istorijos praradimo atžvilgiu. Jeigu išnyktu tarkim viena (vienintelė dabartinė) tuatarų rūšis, išnyktu būrio rango taksonas. Tuo tarpu jeigu išnyktu bet kurį viena snapagalviams giminingu žvynaroplių rūšis (tarkime gyvatė arba driežas), tuomet netektumėme daugiausiai šeimos lygio taksono. Taigi išmirimai ekvivalentiški taksonomijos atžvilgiu (išmirė tiek pat rūšių) yra neekvivalentiški filogenetinio medžio struktūros atžvilgiu.
Morfologinis nesugretinamumas arba morfologinių sandaros planų įvairovė - tai labai svarbus parametras funkcinei įvairovei nustatyti. Todėl morfologinio nesugretinamumo tyrimai yra labai svarbus nustatant masinių išmirimų poveikį biotos funkcionavimui bei suprantant poišmiriminį funkcijų atsistatymo pobūdį. (G-moksluose: Kodėl ir kaip įvyko dinozaurų įsigalėjimas?)
Architektūrinė įvairovė ir ekosistemų inžinerija. Skleraktinianiai koralai šiomis dienomis sukuria sudėtingas 3D gyvenamąsias aplinkas - koralinius rifus (t.y. jie veikia kaip ekosistemų inžinieriai). Praeityje analogiškas struktūras sudarydavo cianobakterijos, pintys ir archeociatai, tabuliatiniai ir rugoziniai koralai, stromatoporoidai, samangyviai, pečiakojai o taip pat dvigeldžiai rudistai. Sudarydami trimati sudėtingumą, rifų sistemos didina ekosistemų biologinę įvairovę bei produktyvumą. Masiniai išmirimai savo ruožtu stipriai nulemdavo rifų pasiskirstymą (arba apskritai egzistavimą!), bei juos sudarančių organizmų taksonominę sudėtį. Analogiškas rifams funkcijas sausumoje kaip manoma atlieka miškai.
Elgesio ir socialinis sudėtingumas. Nors paleontologiniame metraštyje elgesio kaip tokio dokumentuoti nėra įmanoma, tačiau tą elgesį galima dešifruoti pagal daugybę pėdsakinių fosilijų. Dumbliaėdžių rausimosi žymės dažnai nurodo į elgesio sudėtingumą o ne į taksonominę sudėtį (skirtingos organizmų grupės gali palikti panašias žymes), taip pat apie socialini elgesį galima sužinoti iš pėdsakų virtinių (pvz. taip nustatyta kad dinozaurai būvo grupiniai gyvūnai). Elgesį galima nustatyti tyrinėjant vabzdžių "minas" fosilizuotose lapuose. Beje tokie tyrimai buvo atlikti nustatyti kokį poveikį paliko Kreidos-Paleogeno masinis išmirimas vabzdžių lervų elgesio įvairovei.
Vystymosi mechanizmų įvairovė. Nepaisant to kad šioulaikiniai genetiniai tyrimai parodė kad daugelis vystymąsi nulemiančių mechanizmų yra konservatyvus pas daugelį gyvūnų, per didžiausius masinius išmirimus kai kurie mechanizmai galėjo būti prarasti. Ypač tai tinka augalams, nes medžio fenotipo gavimo būdai atsirasdavo pas skirtingas augalų grupes per visą evoliucijos laikotarpį ne vieną kartą ir kiekviena karta tas buvo pasiekiama skirtingais unikaliai keliais.
Pagal visus anksčiau minėtus parametrus didžiausią poveikį biotos istorinės informacijos netekimui turėjo permo-triaso išmirimo įvykis. Galite palyginti masinių išmirimų poveikį skirtingiems biologinės įvairovės parametrams [Masiniu_Ismirimu_Poveikis_D_Erwin.JPG (image/jpeg) 66K]
Nuoroda: Extinction as the loss of evolutionary history
Išmirimai ir erdvinė bioįvairovės dinamika.
David Jablonski iš Čikagos universiteto pristato erdvinės biologinės įvairovės išmirimų komponentės svarbą išmirimų mechanizmų ir pasekmių supratime. Ilgą laiką pagrinde buvo nagrinėjami masinių išmirimai laiko atžvilgių, sumuojant visą poveikį bei priimant kad erdvėje procesas yra homogeniškas. Tačiau, šiuo metu aiškėja kad erdvinė komponentė yra svarbus faktorius nulemiantis taksonų išgyvenamumą arba išmirimą. Kaip rodo atlikti tyrimai, pagrindinis organizmų išgyvenamumą nulementis faktorius yra jo geografinis paplitimas. "Ramiais laikas" geografiškai plačiai paplitsios gentis praktiškai yra nemirtingos, nes lokalios aplinkos salygų perturbacijos būna nepakankamos tam kad sukeltų visos grupės išmirimą. Tuo tarpų masinių išmirimų metu paveikiama visa planeta, todėl nukenčia netgi plačiausiai paplitusios gentis, tačiau mažiau nei siauresnio paplitimo [Ismirimu_Intensiv_ir_Geografija.JPG (image/jpeg) 29K].
Tačiau kaip yra pažymima geografinis organizmų paplitimas yra glaudžiai susijęs su kitomis tų organizmų charakteristikomis, tokiomis kaip kūno dydis, metabolizmo greitis, morfologija ir etc.
Kitas svarbus dalykas yra tas kad kai kurie išmirimai yra kolektyvus geografiškai. To pavyzdys gali būti vidurio-Kreidos periodo išmirimo įvykis vandenynuose labiausiai paveikė šiaurinius regionus - Šiaurės Europos šelfo ir Vidinės Šiaurės Amerikos jūros fauną. Taip pat yra heterogeniškas ir poišmiriminis atsistatymo pobūdis priklausomai nuo geografinės regiono padėties. Pvz. po K-T išmirimo prieš 65 mln. metų Šiaurės Amerikoje atsistatančiąją fauna pagrinde formavo emigruojančios iš kitų regionų rūšis, kur kas intensyviau nei kitur; arba mūsų Baltikos kontinentas Ordoviko pabaigos išmirimo metu (prieš 445 mln. m) nukentėjo mažiausiai bei į jį pateko mažiausiai invazinių rūšių (kodėl?).
Šių heterogeniškumų supratimas o taip pat palyginimas su biologinės įvairovės nykimo pavyzdžiais atogražų regionuose padės suprasti dabartinę situaciją. Yra žinoma kad tropiniai regionai planetos mastu "tarnauja" biologinės įvairovės "muziejumi" (ten grupės turi didesnę tikimybę išgyventi) bei biologinės įvairovės "lopšiu" (didesnis rūšiadaros greitis). Tuo tarpu jeigu per galimą antropoceno masinį išmirimą labiausiai bus paveikti būtent tropiniai regionai, tuomet ilgalaikės pasekmės tikrai bus globalios, ir kaip jau yra žinoma pati biotos struktūra įgaus kitokį pavidalą nei dabar.
Nuoroda: Extinction and the spatial dynamics of biodiversity
Atsiradimų ir išmirimų dinamika jūrinių organizmų paleontologiniame metraštyje.
Paleobiology Database projekto kuratorius John Alroy pristato naujausią atsiradimų ir išmirimų statistinį tyrimą remiantis atnaujinta informaciją apie globalų fosilijų paplitimą minėtoje duomenų bazėje. Remiantis minėtais duomenimis, buvo patikrintos anksčiau iškeltos prielaidos apie kai kuriuos svarbiausius biologinės įvairovės dinamikos bruožus: bioįvairovės dinamika vyksta su apribojimais ar ji rodo berybę ekspansiją?, ar atsiradimo ir išmirimo greičiai fanerozaus metu vidutiniškai mažėja?, ar masiniai išmirimai sudaro atskirą išmirimų klasę ar yra ištiso spektro dalis (priklauso tai pačiai statistinei populiacijai)?, ar išmirimai rodo saviorganizuojančio kritinio proceso požymius bei periodiškumą?, koks atsistatymo po masinių išmirimų laikas ir kokios atsistatymo pasekmės?. Štai į tokius stambaus masto biologinius klausymus bando atsakyti John Alroy.
Visu pirma buvo patikrinta hipotezė apie tai ar išmirimai yra koncentruoti ties geologinių laiko padalinių ribomis (impulsinis išmirimas) ar išmirimai yra daug maž tolygiai pasiskirstę per laiko intervalą. Pagal analizės rezultatus, gaunasi kad nors išmirimo greičiai varijuoja laiko atžvilgių jie veikiausiai yra išsibarstę laike (t.y. stochasiški). Tai rodo kad veikiausiai svarbų vaidmenį turi ne tik staigus aplinkos pokyčiai iš esmės pakeičiantis ekosistemą bet ir biotinės rūšių sąveikos.
Išmirimų ir atsiradimų greičių mažėjimas pervisą fanerozojų yra patvirtintas. Šiam trendui Alroy iškelia bent 4 galimus paaiškinimus: 1 visu pirma tai gali būti nevienodo pavyzdžių paėmimo dažnio (kuo jaunesnės uolienos tuo didesnė tikimybė kad jos bus ištirtos); 2 trendas gali būti paaiškintas logistinio pobūdžio tarpgrupine dinamika, kai pradžioje įvyko greitai diversifikuojančių bet nestabilių grupių kiekio padidėjimas o tik vėliau lėčiau rūšis kaupiančių bet atsparesnių grupių; 3 kai kurie būriai su aukštais bioįvairovės dinamikos rodykliais galėjo atsitiktinai išmirti po permo išmirimo ir palikti tiktai lėtai evoliucionuojančias grupes; 4 Aukštesnieji taksonai turi tendencija kaupti daugiau rūšių savo sudėtyje bėgant laikui, kas automatiškai sumažina nagrinėjamo taksono išmirimo riziką, tas pats galioja ir naujų taksonų susidarymui kuris yra stabdomas kitų taksonų būvimo.
Išmirimų ir atsiradimų statistikos tyrimas parodė kad masiniai išmirimai nesudaro atskiros kiekybinės klasės. Išmirimų statistika visiškai atitinka log-normalųjį skirstinį (išmirimų galia normaliai pasiskirsčiusi logaritminiame mastelyje). Taigi kaip teigi Alroy, išmirimų grupavimas yra skonio reikalas, kalba gali eiti apie didįjį išmirimų penketą, trejetą ar tiesiog vienetą. Aišku tai kad išmirimai nepriklauso atskirai statistinei grupei neneigia jų ypatingos svarbos, nes pats galios skirtumas gali nulemti skirtingas pasekmes tolimesnei evoliucijai.
Standartizuotoje išmirimų statistikoje nerasta anksčiau pastebėtų išmirimų periodiškumo požymių bei spektro pobūdžio būdingo saviorganizuojančiai kritiniai dinamikai. Išmirimų pasiskirstimas laike panašus į visiškai atsitiktinį (baltasis triūkšmas).
Nepaisant to kad išmirimų statistika rodo kad išmirimai ir atsiradimai yra atsitiktinai pasiskirstę laike, tai nereiškia kad jie neturi tam tikro juos kontroliuojančio mechanizmo. Autokoreliacijų nebuvimas pagal apžvelgiamo straipsniaus autoriaus nuomonę gali būti nulemiama 3 priežasčių: 1 rūšiadaros greičiai yra neigiamai koreliuoti su esamu rūšiu kiekiu, bei 2 išmirimų greičiai teigiamai susiję, o taip pat 3 rūšiadaros ir išmirimo greičiai yra tarpusavyje koreliuoti. Tuomet tai atitiktų pusiausvyrą bioįvairovės dinamika, kai pvz. esant mažai bioįvairovei atsiradimo greičiai didėja o išmirimo mažėja, esant dideliai biologinei įvairovei atsiradimų greitis mažėja o išmirimų didėja, esant vidutiniam biologinės įvairovės lygiui išmirimų ir atsiradimų greičiai būna lygus ir atsveria vieni kitus.
Remiantis matomais išmirimo ir biologinės įvairovės atsistatymo dėsningumais bei geriausiai šiuos reiškinius aprašančiu pusiausvyros dinamikos modeliu yra nustatyta kad įvykus masiniam išmirimui atsistatymas trūktu apie 10 mln. metų. Tačiau kokios masinio išmirimo kokybinės pasekmės laukia nėra aišku nes po kiekvieno išmirimo kardinaliai pasikeisdavo biotos taksonominė, ekologinė ir funkcinė sudėtis. Ypač turint omeny kad dabartiniai procesai neturi visiškų analogų praeityje.
Nuoroda: Dynamics of origination and extinction in the marine fossil record.
Megafaunos biomasės kompromisas kaip Kvartero ir ateities išmirimų varyklis.
Per paskutinius 50 tūkst. metų išmirė apie 2/3 visų sausuminių žinduolių genčių (101 gentis) bei pusė visų rūšių (178 rūšis) kurių masė viršijo 44 kg. Prieš kvartero megafaunos išmirimą (KMI) ekosistemose energija buvo paskirstoma tarp daugelio megafaunos rūšių, tačiau po šio išmirimo (prie 7 tūkst. metų) energija sukoncentrujama ties viena megafaunos rūšimi - Homo sapiens. Po KMI sumažėjo bendras megafaunos biomasės kiekis. Tačiau jis buvo pasiektas vėliau žmogaus industrinės revoliucijos metu, pačio žmogaus sąskaita. Pats atsistatymas truko apie 10 000 metų (t.y. ilgiau nei pats poveikis). Tačiau, dėka iškastinio kūro suteikiamos energijos ir intensyvios žemdirbystės bendra biomasė (kartu su naminiais gyvuliais), padidėjo visa eile lyginat su foniniu lygiu! Kaip manoma dėka žmogaus kuris išnaudoja didžiąją dalį ekosistemos resursų, naujos megafaunos rūšis negalės atsirasti kol žmogus bus toks dažnas koks yra dabar. Tolimesnis žmonių populiacijos išgyvenimas įmanomas bus tiktai tuo atveju jeigu bus surasti alternatyvus iškastiniam kurui energijos šaltiniai, nes šie resursai šiuo metu yra pagrindinis didžiulę antropogeninę biomasę išlaikantis veiksnys, o jis yra baigtinis.
Nuoroda: Megafauna biomass tradeoff as a driver of Quaternary and future extinctions
Ateities panorama
Augalų įvairovės paplitimo filogenetinė perspektyva.
Michael J. Donoghue iš Jeilio universiteto pateikia tyrimą, kuriame yra parodoma, kad ekologinės augalų nišos stipriai siejasi su jų pasiskirstymo pobūdžiu priklausomai nuo klimatinių sąlygų. Šis reiškinys pavadintas Filogenetiniu Nišos Konservatyvumu (FNK). Jau nuo senų laiku yra priimta kad augalų ekologiniai požymiai nėra "geri" bruožai evoliucinių (filogenetinių) santykių nustatymo metu. Daugelio mokslininkų manymų ekologiniai požymiai yra daug dažniau yra konvergencijos pasekmės – homoplazijos, nei giminystės požymiai – homologijos. Šiam principui netgi buvo suteiktas nuosavas pavadinimas – "Darvino principas". Todėl dažniausiai naudojami su tiesioginėmis ekologinėmis funkcijomis nesusijusius požymius, tokius kaip pvz. gėlių morfologija. Tačiau šis tyrimas rodo kad ši prielaida nėra teisinga ir dažniausiai augalai yra vis dėl to filogenetiškai lokalizuoti ir koreliuojasi su su šeimai būdingomis aplinkomis bei geografiniais regionais. Ekologinis konservatyvumas paaiškinamas tuo kad įvairus prisitaikymai prie klimatinio režimo reikalauja daugelio sistemų pertvarkymo, tarkime prisitaikymas prie neigiamos temperatūros reikalauja naujų ląstelinio lygio mechanizmų ląstelės dehidratacijai "atradimo" tam kad šąlant vandeniui, ledo kristalai nesuplėšytu jos. Todėl augalai atsakydami į klimato pokyčius dažniausiai nekuria naujų adaptacijų "de novo" o tiesiog paslenka savo geografinio paplitimo ribas išlaikydami ankstesnę nagrinėjamų ekosistemų struktūrą. Tokį pasiskirstymo pobūdį patvirtina kaip filogenetiniai molekulinės biologijos duomenys, taip ir istoriniai augalų grupių paplitimo ribų tyrimai remiantis paleontologine medžiaga. Šie rezultatai turi tiesioginę reikšmę nagrinėjant šiuolaikinę biologinės įvairovės krizę, nes rodo kad praradus tam tikras funkcines grupes jų atstatymas gali trūkti ilgai, o "tradiciniam" augalų atsitraukimui veikiant klimatui trūkdo naujas kintamasis atsiradės tiktai su žmogumi - buveinių fragmentacija.
Nuoroda: A phylogenetic perspective on the distribution of plant diversity
Filogenetiniai medžiai ir žinduolių biologinės įvairovės ateitis.
Filogenetika nusako kokia tvarka vyko rūšių evoliucija, tačiau kaip rodo naujausi sistematikų tyrimai ji gali nusakyti kur kas daugiau. Remiantis rekonstruotu šiuolaikinių žinduolių filogenetiniu medžiu, kuris yra kalibruotas filogenetinių šakų divergencijos datų atžvilgiu, galima nustatyti koks yra rūšiadaros ir išmirimo greitis. Būtent taip įvertinant skirtingose regionuose gyvenančių žinduolių sudėti pagal padėti filogenetinime medyje galima nustatyti jų išmirimo rizika bei atsistatymo galimybes. Žinduolių išmirimo rizika priklauso kaip nuo jų biologijos (filogenetinės padeties) taip ir nuo okupuotų regionų antropogenio poveikio poveikio laipsnio. Bendrai paėmus, žinduolių išmirimo rizika pasiskirsčiusi netolygiai pagal regionus. Šiuo atveju "kulkų lauko" (atsitiktinio išžūdimo) scenarijus būtu neadekvatus. Kaip rodo tyrimas išmirimo rizika didesnė "Senajame pasaulyje" nei "Naujajame pasaulyje", taip pat aukštesnė salose nei kontinentuose. Išmirimams nevienodai atsparios ir skirtingos žinduolių grupės: primatai ir neporakanopiniai turi didesnę nei vidurkinę tikimybę išmirti, o graužikai savo ruožtu mažesnę. Didžiausias rizikos foktorius žinduolių išmirimui yra kūno dydis - kuo didesni žinduoliai, tuo jie turi didesnę riziką išmirti. Šis dėsningumas veikia jau nuo vėlyvojo pleistoceno (apžvalga aukščiau), o taip pat šiuo metu žinduolių rūšis kurioms gresia išmirimas yra vidutiniškai eile didesni nei tos rūšis kurioms išmirimas negresia (pagal raudonosios knygos kategorijas). Dar vienas svarbus faktorius - tai siaura ekologinė niša. Taip pat stiprią įtaką turi geografinis rūšies išplitimas (apžvalga aukščiau).
Tarp daugelio, Jonathan Davies ir kt., gautų tyrimo rezultatų yra išryškinta priklausomybė nuo žmonių populiacijos tankio per geografinio ploto vienetą, paveiktos teritorijos santykio su nepaveikta ir žinduolių rūšių išmirimo rizikos [Zinduoliu_Ismirimo_Rizikos_Laukas.JPG (image/jpeg) 47K]. Šis trimatis grafikas, kuriame X-ų ašyje yra parodytas žmonių populiacijos tankis log mastelyje, Y-ų ašyje paveiktos teritorijos santykis log mastelyje, o izolinijomis ir spalvomis parodyta išmirimo rizika (žydra - maža rizika, rožinė - didelė, balti regionai - gamtoje nerandamos situacijos). Šioje schemoje matoma, kad didelė išmirimų rizika būna tuomet kai žmonių populiacijos tankis būna mažas ir poveikis aplinkai vidutinis. Po to, didėjant parametrų reikšmėms rizika mažėja, o vėliau ir vėl didėja esant dideliam apgyvendinimui ir dideliai žemėnaudai. Tai paaiškinama tuo kad pradžioje nepaliestos ekosistemos paveikiamos žmogaus ir jose išnyksta neatsparios žmogaus poveikiui rūšis (didelės išmirimo rizikos grupės), po to likusios gali egzistuoti šalia žmogaus gana stabiliai, bet vėliau smarkiai didėjant žmogaus populiacijai ir jos poveikiui žemei gali išmirti ir atspariausios rūšis.
Nuoroda: Phylogenetic trees and the future of mammalian biodiversity
Trys ambicingi (tačiau neortodoksalus) pavedimai bioįvairovės genetikos tyrimo laukui.
Genetikas John C. Avise pateikia tikrai neortodoksalų požiūrį į genetiką, sistematiką ir bioįvairovės išsaugojimą. Visu pirma šiame straipsnyje apžvelgiama "Gyvybės Medžio" metafora įvesta dar Ernsto Hekelio 1866 metais. Gyvybės medžio koncepcija bazuojasi savo pagrindu pačiu įsivaizdavimu apie evoliucijos proceso pobūdį - negrįžtamą giminingų linijų atsišakojimą. Tokiu principu remiasi ir šiuolaikinio "gyvybės medžio projekto" vykdančių mokslininkų komanda. Šiuo metu yra daugybė įrodymų apie lateralinę genų pernašą (ypač pas prokariotus) o taip pat pats eukariotų atsiradimas veikiausiai yra keletos filogenetinių linijų susiliejimas. Visi jie prieštarauja grynam kladogenėtiniam (atsišakojimo) modeliui. Tačiau jeigu tokie reiškiniai yra ganėtinai reti juos sąlyginiai galima ignoruoti. Tačiau gali būti kad ir pas eukariotus (ir jų tarpe gyvūnus) rūšiadara dažnai vyksta per hibridizacija. Tuomet "gyvybės medžio" metafora logiškai neatitiktu realybės, bei giminystės metodų pačius principus reiktu peržvelgti. Juk jeigu vyksta tiktai filogenetinių linijų skilimas, tuomet mes galime sužinoti organizmų atsiskyrimo tvarką pagal paeilinį atsišakojimą, tačiau jeigu dažnas yra filogenėtinių linijų susiliejimas, tuomet protėvių seka ne konverguoja į vieną bendra, bet eksponentiškai diverguoja į daugybę buvusių! Tuo galite įsitikinti pažiūrėję į prikabintą rūšiadaros principinių tipų schemą [Rusiadaros_Tipai.JPG (image/jpeg) 63K]. Dėl šios priežasties gali pasikeisti visas požiūris į sistematiką [genų ir organizmų istorijos būtu atskiri bei sudėtingai susiję domenai].
John Avise yra suglumintas (tikriausiai kaip ir dauguma biologų teoretikų) dabartinės organizmų sistematikos atžvilgiu, turint omeny Linėjaus taksonomiją. To priežastis yra to pačio rango taksonų tarpgrupinis nesugretinamumas (ar šimpanzė ir drozofila yra lygiavertės gentis ir ar jos turi konkrečią biologinę prasmę?). Todėl autorius siūlo perkirsti gordijaus mazgą ir susieti visus Linėjaus rangus (o jų yra 17) su geochronologinės skalės padaliniais. T.y. organizmų grupę taksonomiškai vadinti pagal tai kada ji divergavo (pvz. jeigu atsiskyrė juros periode, tuomet toms grupėms priskiriamas būrio rangas). Rangų priskirimo schemą iš straipsnio [Rangu_Schema.JPG (image/jpeg) 118K]. (Iš savo pusės norėčiau pakritikuoti tokį požiūrį, nes jis pritaikytas klasifikuoti tiktai dabartiniams organizmams ir visiškai netinkamas darbui su paleontologine medžiaga. Juk jeigu tarkime kambro periodo metu atsiskyrė dvi populiacijos ir kiekviena iš jų sudarė po naują rūšį, pagal šią taksonomiją abi šios rūšis bus jau ne rūšis o atskiri tipai! Visiškas nonsensas)
Antras John C. Avise pavedimas biologinės įvairovės genetikos laukui yra - Pleistoceno Periodo Parkų tinklo sukūrimas. Naudojantis filogenetikos duomenimis ir tiriant visų regionų biologinės įvairovės filogenėtinę įvairovę (vidutinį genetinį skirtingumą) galima nusakyti kokias teritorijas labiausiai reiktu saugoti naudojantis minimum lėšų.
Trečias pavedimas - integracinis genetikos pobūdis biologinės įvairovės išsaugojimo klausyme. Remiantis genetiniais tyrimais atkuriamos skirtingų organizmų sąsajos o taip pat suprantama jų reikšmė ekosistemose.Kaip pvz.: egzistuoja kloninės grybų kolonijos, kurių hifai užima kelių ha plotą, sveria 100 t bei jų amžius siekia 1500 metų (kad jos priklauso vienam organizmui nustatyta sekvenavus atskirus šios kolonijos pavyzdžius).
Nuoroda: Three ambitious (and rather unorthodox) assignments for the field of biodiversity genetics
Publikos sudominimas bioįvairovės problemomis.
Michael J. Novacek iš Amerikos gamtos istorijos muziejaus nurodo problemas susijusias su biologinės įvairovės išsaugojimo problemų pristatymų plačiajai publikai ir šių problemų sprendimo būdus. Pagal šiuolaikinius tyrimus biologinės įvairovės nykimo problėma yra nustumta iš svarbiausių pozicijų ir eina po tokių temų kaip globalus atšilimas, terorizmas, šeimos vertybės ir kt. Nepaisant to kad biologinės įvairovės praradimo pasekmės bus kur kas ilgalaikiškesnės nei visos kitos kartu sudėjus (paskaitykite pvz. John Alroy straipsnį kuriame atsistatymo laikas vertinamas dešimtimis milijonų metų!).
Pirmą kartą žodis "bioįvairovė" buvo publikuotas Edvardo O. VIlsono to paties pavadinimo redaguojamoje knygoje 1988 metais, kuri buvo simpoziumo rengto 1986 metais rezultatas (Biodiversity). Šiuo metu šį žodį žino kiekvienas. Tačiau nuo žinojimo iki reikšmės supratimo yra dar toli. Tam kad pataisyti šią situaciją Michael J. Novacek siūlo sekančius darbo su plačiąją visuomene kelius: 1 pagerinti įvairių publikos sluoksnių bioįvairovės problemų supratimą; 2 žinių suprantamų įvairiems publikos sluoksniams įdiegimas; 3 žinių perdavimo mechanizmų pagerinimas.
Vienu ir tuo pačiu metu žmonija susiduria su daugybe problemų ir visos jos negali būti prioritetinės, todėl stengiantis išaiškinti biologinės įvairovės svarbą. Pagal Novacek, reikia remtis šiais principais patraukiančiais žmonių dėmesį:1 Etinė, moralinė ir estėtinė svarba; 2 Ekonominiai argumentai (kodėl čia turi būti gamta o ne tuoj pat duodantis ekonominę naudą pasėliai); 3 Ekologiniai argumentai (bioįvairovė - tai ne tik organizmų įvairovė bet ir aplinkos sąveikų sudėtingumo matas (apie tai labai dažnai pamirštama)); 4 Bioįvairovės problemų susiejimas su kitomis aplinkosaugos problemomis.
Pagal žinių perdavimo būdus, Michael Novacek siūlo šias strategijas: 1 Žiniasklaida kaip žiūrovai ir partneriai (dauguma žiniasklaidos priemonių temas susijusias su biologinės įvairovės nykimu vienu metu per daug supaprastina ir sensacingai išpučia. Taip prarandamas žiūrovų pasitikėjimas), reikia pateikti informacija objektyviai ir įvairiais keliais (pvz. web - projektas "encyclopedia of life"); 2 Viešieji mokslo centrai prieinami plačiajai publikai (muziejai, zoologijos sodai, mokslo centrai, gamtos centrai ir kt.); 3 Visuomenės dalyvavimas - "pilietinis mokslas" (visų amžiaus grupių žmonių dalyvavimas profesionaliuose mokslo projektuose).
Nuoroda: Engaging the public in biodiversity issues
Kur bioįvairovė keliaus toliau? Negailėstinga prognozė kaip visad, bei viltingas spręndimų aplankas.
Paskutiniame iš visų susirinkimo straipsnių biologai Paul R. Ehrlich ir Robert M. Pringle apžvelgia šiuolaikinę biologinės įvairovės bei žmonijos situaciją ir tolimesnius šios sistemos vystymosi scenarijus. Pagal realistiškiausius apskaičiavimus per artimiausius 50 metų žmonių populiacija padidės dar 2,6 milijardais. Toks kiekio padidėjimas turės didesnę įtaka nei prieš tai buvę 2,6 nauji milijardai, nes daugiausiai šis padidėjimas vyks biologine įvairove turtingose atogrąžinėse šalyse. Pagal apskaičiavimus vidutiniškai žinduoliu rūšis egzistuoja apie 1 mln. metų, Homo sapiens savo ruoštu išgyveno jau apie 0,2 mln. metų. Autoriai tokį jauna mūsų rūšies amžių lygina su paauglyste, kai žmogaus pasitikėjimas savimi, nenuovokumas ir tikėjimas į savo nemirtingumą veda į ekosistemų palaikančių musų egzistavimą naikinimą.
Galimi bioįvairovės vystymosi keliai. Pagal pesimistinį scenarijų mūsų planetoje didėjant CO2 kiekiui mažės vandenyno Ph, ir to pasekmė būtu koralinių rifų nykimas dėl nesugebėjimo susintetinti kalcio karbonatinius skeletus. Didėjanti žmonių populiacija reikalauja naujos erdvės, kaip pvz. galima pateikti Hugo Čavezo pasiūlymą sukurti nauja miestą esančiame nacionaliniame parke (šis sprendimas padėtu perkelti 100 tūkst. žmonių iš perpildyto Karakaso). Didėjant populiacijai, bus naudojami vis skūrdesni resursai iš vis mažiau prieinamų vietų - paskutinių gamtos gynybos linijų "marginalinių žemių". Bendrasis poveikis bioįvairovei ir gamtai bendrai susideda iš sekančių komponenčių Po - populiacija, Pr - prabanga ir T - technologija. Kaip pavyzdį galima pateikti: auganti biokuro paklausa (T) kuri yra inicijuota vis didėjančio energijos naudojimo (Pr), kuris auga dėl vis didėjančios populiacijos (Po). Taip Brazilijoje sodinant ekonomines plantacijas biokurui yra naikinami sezoniai tropiniai miškai ir ekosistemos pamažu virsta savanomis.
Tačiau, jeigu imtis tam tikrų ryžtingų priemonių autorių manymu biologinės įvairovės nykimą galima būtu stipriai pristabdyti. Tokio darnaus vystymosi pagrindai būtu: mažiau apgyvendinta ir ne tokia priešiška planeta (žmonių edukacija gamtosaugos bei gimstamumo reguliavimo klausymai), saugomų teritorijų finansavimas (valstybinis, filantropinis arba ekoturizminis), žmogaus modifikuotų kraštovaizdžių atstatymas ir laukinių "kampelių" puoselėjimas, eko - ekonominio mąstymo vystymas (geriau tegu gamta nuveikia, negu tai daryti patiems su didelėmis išlaidomis), buveinių atstatymas ir dingusių rūšių repatriacija (sugrąžinimas ten kur dėl žmogaus kaltės jos buvo išnykusios), bendradarbiavimas su vietinėmis bendruomenėmis (geriau kad iniciatyva eitu iš vietiniu, nei ji būtu "numesta iš viršaus"), biologinės įvairovės vertybių viešinimas (pvz. internete - Wikispecies (http://
species.wikimedia.org), YouTube, G-mokslus ;-)
Kur toliau keliaus žmonija tiesiogiai priklauso nuo to kur keliaus bioįvairovė.
Nuoroda: Where does biodiversity go from here? A grim business-as-usual forecast and a hopeful portfolio of partial solutions
--
AS
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages