Apie Frakcinį MakroEvoliucijos Modelį (FMEM) Paleobiology žurnale

[Andrej Spiridonov]

Žurnale "Paleobiology" išėjo mūsų su McGill universiteto teoriniu geofiziku Shaun Lovejoy straipsnis kuriame pristatėme taip vadinamą frakcinį makroevoliucijos modelį (FMEM - Fractional MacroEvolution Model), kuris paremtas trupmeninės eilės (frakcinėmis) diferencialinėmis lygtimis https://en.wikipedia.org/wiki/Fractional_calculus , kurios leidžia modeliuoti skeilinančius/maštabuojančius/masteliuojančius procesus kurie pasižymi ilga atmintimi. Šis darbas skirtas sumodeliuoti mūsų anksčiau aprašytus makroevoliucijos globaliu lygmeniu dėsningumus: teigiamą skeilingą trumpuose laiko masteliuose (evoliucija tampa vis labiau ir labiau nenumatoma) ir neigiamą skeilingą ilguose (> 40 milijonų metų mastelio) makroevoliucijoje (evoliucija tampa vis labiau ir labiau numatoma). Šios skeilingo savybės numato, kad makroevoliucija turi pasižymėti ilgaja atmintimi - t.y. sekančiame laiko momente evoliucija priklauso ne tik nuo prieš tai buvusio momento būseną bet ir nuo visos prieš tai buvusios istorijos, ką sumodeliuoti yra ne trivialu.

 

Ilgoji atmintis reiškia, kad makroevoliucija yra ne-Markovinis procesas. Kaip tą galima suprasti paprastais pavyzdžiais? Na, pvz. yra nustatyta, kad po kiekvieno masinio išmirimo pasikeičia būdingieji makroevoliucijos greičiai skirtingose gyvybės kladose. Tai reiškia, norint suprasti kodėl mes turime duotą evoliucinę kaitą savo eroje, mums reikia žinoti apie labai senus įvykius kurie galėjo vykti prieš dešimtis ar šimtus milijonų metų. Ir taip yra ne tik su masyviais įvykiais, bet ir su mažiausiais pokyčiais. Jų yra begalė ir jie turi faktiškai šimtus milijonų metų į ateitį.

Pateiktas modelis gali atspindėti kertines fanerozojaus eono (paskutiniųjų pusės milijardo metų) sudėtingos jūrinės gyvybės įvairovės evoliucijos bruožus. Jis yra apjungtas su paleoklimato pokyčiai, kurie irgi pasižymi ilgaja atmintimi, todėl galima nuspėti kokiu būdu tikras ar hipotetinis klimatas galėtų paveikti bioįvairovės evoliuciją daugelyje laiko mastelių.

Šį modelį galima  panaudoti sumodeliuojant daug "Fanerozojų", arba kaip galėjo atrodyti (ar gal atrodys ateityje) evoliucija priimant žinomas genčių išmirimo, atsiradimo greičių ir paleoklimato statistikos savybes. Arba galima sumodeliuoti kaip galėtų atrodyti gyvybės įvairovės trajektorija milijardus metų į priekį, priimant dabartinio gyvybės eono evoliucijos taisykles.

Mes manome, kad šis modelis atvers naują prieigą kaip galima modeliuoti ir suprasti evoliuciją kaip daugiamastelinį ne-Markovinį procesą, kuris priklauso nuo visų ankstesnių įvykių. 

Nuoroda į straipsnį:

Lovejoy Shaun, Spiridonov Andrej. 2024. The Fractional MacroEvolution Model: a simple quantitative scaling macroevolution model. Paleobiology, 1-25 https://doi.org/10.1017/pab.2023.38