Kokia bus gyvybė vandenynuose, jei įvyktu dar vienas masinis išmirimas?

[Andrej S]

   Biologinės įvairovės prigimtis ir jos pokyčiai (dinamika) yra vienas svarbiausių paleontologijos ir biologijos klausimų. Šiuo metu, mokslininkai iškėlė keletą modelių, kurie galėtu aprašyti globalios įvairovės dinamiką - tai 1 eksponentinis modelis (kuris sako, kad įvairovė bėgant laikui auga neribotai ir proporcingai prieš tai buvusiam kiekiui), 2 logistinis modelis (jis sako, kad įvairovės augimas kiekvienu laikotarpiu yra ribojamas biologinių ir abiotinių faktorių, bei, kad visuomet egzistuoja įvairovės limitas), 3 atsitiktinio klaidžiojimo modelis (bioįvairovės pokyčiai nesikorelioja su esamu įvairovės lygiu ir svyruoja priklausomai nuo gausybės biotinių ir abiotinių veiksnių). Skirtingi autoriai pateikia įrodymų jų siūlomiems modeliams. Tačiau, šiame modelių ir duomenų palyginimo reikale egzistuoja dar vienas svarbus veiksnys - duomenų kokybė (t.y. paleontologinio metraščio pilnumo klausimams). Anksčiau, mokslininkai surinkdavo duomenys apie organizmų paplitimą laike, analizuodami literatūrą ir kūrdami dideles egzistavimo intervalų duomenų bazes. Tačiau, tokio pobūdžio duomenys neįvertina įvairių paklaidų galimybes (pvz. skirtinguose laikotarpiuose galėjo susidaryti skirtingi fosilingų uolienų kiekiai, arba pvz. tas pats netolygus geografinis ištirtumas). Todėl, šiuo metu yra sukurta, ne kąrtą minėta, paleobiologijos duomenų bazė (PDB), kurioje yra saugomi duomenys apie konkrečias kolekcijas (jose esančių taksonų skaičius, kiekvieno taksono gausumas, bei aplinka kurioje jie yra rasti). Tokie duomenys leidžia standartizuoti įvairovės kreives, nes juos naudojant galima atsižvelgti į įvairius iškraipymus. Taigi, nestandartizuoti pirmo tipo duomenys rodė, kad biologinė įvairovė per paskutinius 545 mln. metų nuolatos didėja, tačiau naujo tipo duomenų analizės rodo, kad biologinės įvairovės dinamika yra labiau pusiausvira nei monotoniškai didėjanti. Kitas klausimas yra "koks yra masinių išmirimų poveikis biotos evoliucijai?". Vieni mokslininkai argumentuoja, kad masiniai išmirimai stipriai pakeičia evoliuicines trajektorijas, kiti gi argumentuoja, kad masiniai išmirimai tiktai sumažina taksonų kiekį o pagrindinės diversifikacijos po jų nepasikeičia. Šis klausimas yra svarbus ne tik tai todėl, kad mes norime pažinti evoliucijos proceso veikimo principus, bet ir todėl, kad dabartyje vyksta spartus daugelio organizmų grupių išnykimo procesas, kurio kaltininkė yra žmonija, ir vienintelis būdas sužinoti, kas bus su biota jei įvyktu masinis išmirimas - tai pažvelgti į paleontologinį metraštį ir suprasti, kaip tie procesai įvykdavo prieš tai, generalizuoti išvadas ir pateikti prognozes ateičiai. Tačiau, atsakymas į antrą klausimą tiesiogiai priklauso nuo atsakymo į pirmą. Būtent šiuos klausimus bandė atsakyti apžvelgiamo straipsnio autorius (Alroy, 2010).
   Viename iš paskutinių "Science" žurnalo numerių, išėjo straipsnis, kurios autorius John Alroy, kuriame pateikiami nauji biologinės įvairovės dinamikos įverčiai, juos gavus panaudojus naujai sukurtą algoritmą (Alroy, 2010). Autorius analizavo 14 plačiai paplitusių, dažnų, skeletinių bestuburių taksonų gausumo ir įvairovės duomenys paleobiologijos duomenų bazėje esančiose kolekcijose. Įvairovės trajektorijos buvo sugeneruotos naudojant modifikuotą subsamplingo metodą, atsitiktinai paimant vienodus (teisingiau palyginamus) duomenų kiekius iš kiekvieno geologinio laikotarpio. Tačiau, kitaip nei ankstesnių standartizuotų globalios bioįvairovės skaičiavimų atveju, šįkart autoriaus sukurtas algoritmas leido adekvačiau reprezentuoti retesnius taksonus. [Galima palyginti kaip atrodo biologinės įvairovės dinamikos kreivių pokyčiai, mokslininkams vis tobulinant vertinimo metodikas (iš Marshall, 2010) - Ivairoves _dinamikos _isivaizdavimo _pokyciai.jpeg. Pirmasis grafikas - tai žymioji klasikinė Sepkoskio sudaryta bioįvairovės kitimo kreivė; antrasis grafikas rodo standartizuotus duomenys (apie tai G-moksluose: Paleontologinis Blokbasteris...); o trečias grafikas, šio apžvelgiamo tyrimo rezultatas. Matoma, kad paskutinė kreivė yra šoklesnė nei prieš tai buvusios. Tai veikiausiai yra adekvatesnio retų taksonų įvertinimo pasekmė.] Suradus biologinės įvairovės trajektoriją, autorius apskaičiavo diversifikacijos greičius. Po to naudojo tų greičių įverčius, lyginant matomus pokyčius su įvairių modelių numatymais (minėti eksponentinis, logistinis ir atsitiktinio klaidžiojimo modeliai).
   Tyrimas parodė, kad grupės diversifikuodavo, jose nesikeičiant dinamikos pobūdžiui ilgus laikotarpius (mažiausiai po 200 mln. metų), be to beveik visų grupių diversifikacijos pobūdis geriausiai buvo apibūdinamas logistiniu augimo pobūdžiu (pradžioje augant greitai o vėliau greičiui lėtėjant artėjant link pusiausviro bioįvairovės kiekio). Geriausiai grupių įvairovės pokyčius aprašydavo daugiafazio logistinio augimo modeliai, kai pvz. grupės įvairovė sumažėja, ji po išmirimo atsistato panašia seka kaip ir prieš tai (šiuo atveju logistiškai). Taip pat autorius atliko skirtingų grupių diversifikacijos greičių faktorinę analizę ieškant kokių grupių biologinės įvairovės pokyčių "stilius" yra panašiausias. Amžiną atilsį Džekas Sepkoskis, tokių tyrimų pionierius, irgi buvo atlikęs tokio pobūdžio tyrimą, kurio metu nustatė, kad egzistuoja tris didelės jūrinių gyvūnų grupės kurių diversifikacijos pobūdis yra labai panašus. Jis pavadino jas "evoliucinėmis faunomis" - kambro, paleozojaus ir šiuolaikine, kurios keitė vieną kitą bėgant laikui. Jo modelis sako, kad kiekviena fauna turi fiksuotus parametrus, apibrėžiančius įvairovės pokyčius viso fanerozojaus metu o masiniai išmirimai turi tiktai pereinamąjį efektą ir neatsiliepia galutinio rezultato atžvilgiu (kuri fauna dominuos pasaulyje?). Taigi, atsistatymas po kiekvieno masinio išmirimo būtu numatomas. John Alroy atlikta analizė, taip pat patvirtino evoliucinių faunų buvimą, nepaisant to, kad biologinės įvairovės dinamikos trajektorijos žymiai skiriasi nuo Sepkoskio apskaičiuotų (žiūrėkite ankstesnį paveikslėlį).[Kaip atrodo globali jūrinės bioįvairovės dinamika bei kaip diversifikavo jos sudedamosios "evoliucinės faunos", galite pamatyti prisegtame grafike iš nagrinėjamo straipsnio - Fanerozojaus _juriniu _gyvunu _dinamika.jpeg. Cm - kambro fauna, paleozoic - paleozojaus, modern - šiuolaikinė, o plotas po kreive, kuriame nėra parašyta nieko - grupės kurios nepriklauso nei vienai iš išskirtų "evoliucinių faunų"] Tačiau, kaip parodė Alroy'aus analizės, daugelis grupių turi du ar daugiau pusiausvirus lygius skirtinguose geologiniuose laikotarpiuose ir po kiekvieno didesnio masinio išmirimo, šis pusiausvyros lygis gali kaip padidėti, taip ir sumažėti ir tas pokytis yra nenuspėjamas (pvz. koreliacija tarp tų pačių grupių pusiausvyrų taškų paleozojuje ir kainozojuje yra labai maža, r=0,26б p=0,43). Tai galėtu paaiškinti atskirų kladų tokius skirtingus bioįvairovės dinamikos bruožus - Bioivairoves _dinamika _skirtingose _kladose.jpg. Kaip rašo autorius, ankstesni tyrimai parodė, kad šiuolaikinių jūrinių gyvūnų įvairovė atsistatytu po žmogaus sukelto masinio išmirimo per geologinį periodo trukmės laikotarpį (~ 30 mln. metų). Tačiau, žinant šiuolaikinius biologinės įvairovės bruožus, neįmanoma būtu nuspėti kurios grupės dominuos po to. Kaip rodo ankstesni tyrimai, masiniai išmirimai ne tik tai pakeičia dominantus biosferoje, bet ir pakeičia ekologinių sistemų funkcionavimo pobūdį (pvz. G-moksluose: Simbiozė ar Konkurencija? ). Po masinių išmirimų pasikeičia globalus evoliucijos pobūdis. Taigi, jei masinis išmirimas įvyktu, mūsų palikuonis (jei jie vis dar tuomet egzistuotu bei kas jie bebūtu), matytu visiškai kitokią biosferą.

Nuorodos į G-mokslus makroevoliucinės dinamikos klausimais:

 Klimato sezoniškumas paaiškina vabzdžių platuminį bioįvairovės gradientą

 6 Masinis Išmirimas?

 Darvinas 200 [Raudonoji Karalienė ar Rūmų Juokdarys? Kokios yra evoliucijos priežastys?]

 Lapų gyslotumo evoliucija - raktas neįtikėtinos sausuminės biotos įvairovės paaiškinimui

 Būrių egzistavimo trukmė priklauso nuo genčių trukmės, bet ne nuo jų kiekio

 Biologinius išmirimus stipriai apibrėžia aplinkos veiksniai

 Paleontologinis Blokbasteris - jūrinių bestuburių globalios bioįvairovės trendai fanerozojuje

Nuorodos į apžvelgiamus straipsnius:

    Alroy J.. 2010. The Shifting Balance of Diversity Among Major Marine Animal Groups. Science, 3 September 2010: Vol. 329. no. 5996, pp. 1191 - 1194 - Straipsnis "Science" žurnale apie biodiversifikacijos dinamikos pobūdį fanerozojuje ir masinių išmirimų poveikis diversifikacijos dėsningumams.

   SOM - Papildoma informacija, prie anksčiau pateikto straipsnio.

   Marshall Charles R.. 2010. Marine Biodiversity Dynamics over Deep Time. Science 3 September 2010: Vol. 329. no. 5996, pp. 1156 - 1157 - Straipsnis "Science" žurnale apžvelgiantis ankstesnio straipsnio svarbiausius pasiekimus, svarbą ir galimas kontroversijas.
--
AS