Tropinės augalų bendryjos Grenlandijoje ir T-J masinio išmirimo dinamika
10 views
Skip to first unread message
Andrej S
Aug 4, 2009, 8:09:07 AM8/4/09
to G-mokslai
Didžioji dalis žemės istorijos - tai ramus laikai, kaip pvz. dabar. Tačiau, šioje istorijoje kartas nuo karto įvykdavo stiprus aplinkos pokyčiai arba katastrofiniai įvykiai kurie sukeldavo masinius išmirimus arba imant plačiau - biosferos masto turnoverius (biotos sudėties pasikeitimus dalyvaujant kaip taksonų išmirimams, taip ir atsiradimams).
Deividas Raupas ir Džekas Sepkoskis, analizuodami paskutinio sudarytą fanerozojaus bestubūrių skeletinių organizmų šeimų pirmų ir paskutinių pasirodymų laike duomenų bazę, nustatė kad mažiausiai 5 įvykiai pagal savo išmirimo intensyvumus viršija 95 % pasiklaiuties intervalus išmirimų intensyvumo mažejimo regresijos linijoje. Taigi juos pavadino "Dydžiuoju 5" - 5 didžiausiais masiniais išmirimais. G-moksluose jau ne kartą buvo minėta apie du žinomiausius masinius išmirimus - Permo-Triaso, kai išmyrė didžioji organizmų dalis, bei Kreidos-Paleogeno, kuris buvo nepaukštiškų dinozaurų išmirimo priežastimi (kaip ir daugelio kitų organizmų). Ši karta, dėmesio centre bus Triaso-Juros masinis išmirimas. Jo metu išmyrė didžioji dalis krurotarzinių archozaurų (tų kurie labiau giminingi krokodilams nei dinozaurams (aiušku ir paukščiams) bei pterozaurams), daugelis sinapsidų (kamieninė amniotų grupė, žinduolių atžvilgiu), amfibijų bei konodontų (išmirusi stuburinių gyvūnų klasė). Tačiau masinio išmirimo efektas, kaip jau minėta, nesibaigia vien tiktai tam tikrų grupių sunaikinimu, jis turi didelę reikšmę skirtingų grupių dominavime ateityje - po šio masinio išmirimo, dinozaurai tapo dominuojantys sausuminiai stuburiniai gyvūnai (apie tai G-moksluose: Kodėl ir kaip įvyko dinozaurų įsigalėjimas? ).
Šio masinio išmirimo priežastys vis dar nėra aiškios. Vienų mokslininkų manymų, jį galėjo sukelti asteroido arba kometos smūgis, kitų manymų masinis išmirimas yra susijęs su Pangejos superkontinento sausėjimu ir karštėjimu (aridizacija), treti sako kad išmirimas galėjo būti sukeltas Atlanto vandenyno atsivėrimo proceso, kai susidarė Centrinio Atlanto Magminė Provincija (CAMP) (prisegtame faile CAMP.JPG , iš ką tik nurodyto straipsnio, parodyta paleogeologiniame žemėlapyje kaip plačiai buvo paplitęs magmatizmas - nuo dabartinės Ispanijos iki Brazilijos, Gondvanos kontinente), o ketvirti išmirimą sieja su metano klatratų išsiveržimo sukeltu super-šiltnamio efektu. Bet kuriuo atveju, atrodo kad prie šio masinio išmirimo prisidėjo keliolika veiksnių, kurie sudėtingu būdu interferavo tarpusavyje.
Naujausiame straipsnyje skirtame T-J išmirimo problemai, išspausdintame "Science" žurnale, paleobotanikų ir analitinio paleobiologo atliktas tyrimas, kuris bandė nustatyti kaip vyko augalų gildijų sudėties pokyčiai prieš masinį išmirimą. Tam kad galima būtu atskleisti tam tikrus mechanizmus įtakojančius ekosistemų susidarymą bei jų žlugimą. Tiriamas buvo ne konkrečiai pats išmirimo intervalas, o vėlyvojo triaso - LT (late triassic) įvykis, kuris buvo prieš masinį išmirimą, bei jo galima įtaka visam išmirimo procesui. Autorių buvo tyriami tuo metų Grenlandijoje egzistavusių augalų lapų santykiniai pasitaikymo dažniai, kurie leidžia numatyti kokia buvo ekosistemų sandara, pagal santykinį individų kiekį (ar rūšys panašiai gausios ar egzistuoja tik tam tikri dominantai ir yra daug retų rūšių) (Buvo ieškomi taip vadinami RAD'ai (angl. Relative Abundance Distribution)). Kaip parodė tyrimas, ekosistemų pokyčiai vyko netolygiai o tam tikrais šuoliais. Pats LT įvykis neprivedė prie šeimų išmirimo, tačiau jis sukėlė individų retėjimą. Prieš T-J išmirimą įvyko globalus atšilimas kuris kaip rodo atlikti RAD'ų tyrimai, sukėlė ekosistemų supaprastėjimą (liko tik kelioliką dažnų rūšių). Kaip myni autoriai, RAD'ai geriau atspindi įvairovės dinamiką bei ekosistemų struktūrą nei taksonominio turtingumo (angl. richness) bei tolygumo (angl. evenness) tyrimai. Be to RAD'ų tyrimai nėra paveikiami Signoro-Lipso efekto*, nes nagrinėjamoms rūšims priklausančių individų pasiskirstymai skaičiuojami pagal nagrinėjamame sluoksnyje randamas liekanas ir nereikalauja duomenų iš šalia esančių sluoksnių. Tai ypač svarbus faktorius, nes prieš tai vykdyti tyrimai rodė kad taksonominė įvairovė po truputi mažėjo prieš patį išmirimą, tuo tarpų RAD'ų tyrimai rodo kad taksonominė įvairovė turėjo būti daug maž panaši, tiktai prieš išmirimą buvusiame intervale staigiai pasikeitė ekosistemų sandara ir dažnos rūšys tapo tiesiog retesnės. Naudodami dydžiausio tikėtinumo metodiką (naudodami AIC), autoriai bandė nustatyti koks yra rūšių pasiskirstymo pobūdis: geometrinis ir zero-sum multinomis - ekosistemose dominuoja sukcesiniai procesai, arba log-normalusis ir Zipf'o skirstiniai - kai ekosistemoje yra didesnė ekoerdvė, dėka nišų konstrukcijos.
Prisęgtame paveikslėlyje - RADai.JPG, galime pamatyti kaip atrodo rūšių gausumo pasiskirstymai surikiavus jas pagal dažnumą (iš kairės), ir tikėtiniausias taksonominis turtingumas (paveikslėlis iš dešynės). Kaip parodė tyrimas, daugumą nagrinėtų bendryjų yra ganėtinai paprastos nes rūšys jose pasiskirsto pagal geometrinį skirstynį, išskyrus 3 sluoksnio bendryją, kuri geriausiai atitiko log-normalųjį skirstynį. Taip pat dešiniajame paveikslėlyje galima pamatyti kaip atrodytu taksonominio turtingumo kreivė, jeigu rūšių nykimas vyktu tolygiai. Surastas ekosistemų sandaros pokytis neatitinka tolygumo hipotezės. Autoriai hipotetizuoja kad tuo metu vykęs globalinis atšilimas turėjo pažeisti tam tikrą slenksti, kai prasideda stiprus ir staigus ekosistemų nuskūrdėjimas. Tačiau tas nuskurdėjimas nebuvo pats išmirimas, kuris įvyko kažkus 0,5 mln. metų vėliau. Kitame paveikslėlyje - Anglies_izotopai_Taksonominis_gausumas_CO2.JPG, matomi keli parametrai, iš kairės į dešinę - tai d13C rodiklis (nurodo dviejų stabilių anglies izotopų santykį, kuris nusako organinės/neorganinės anglies svarbą cikle), straipsnio autorių surastas taksonominis gausumas (turtingumas) bei CO2 koncentracija atmosferoje (galimas paleotemperatūros rodiklis), pilka horizontali linija parodo masinio T-J išmirimo, kurio metu išmyrė 80 % visų rūšių ribą. Kaip matoma rūšių taksonominio turtingumo sumažėjimas yra koincidentiškas su CO2 koncentracijos didėjimu (nors maksimalus pikas buvo vėliau - T-J išmirimo metu) bei d13C mažėjimu. Pagal autorius, toks Astartekløft vietovėje Grenlandijoje, matomas biologinės įvairovės pokytis asocijuojasi su globaliu anglies ciklo pasikeitimu, iš prieš tai buvusio 12C laidojimo į 12C įnešimo į biosferos būsenos perėjimu. Ir asocijuojasi su ~100 to ~350 ppm CO2 koncentracijos padidėjimu atmosferoje. Kaip jau minėta anksčiau G-moksluose, globalus atšilimas įkaitina ne tik poliarines srytis bet taip pat propocingai sušildo ir tropikus, kas gali sukelti "šiluminę mirtį" tuose regionuose (Milžiniškos gyvatės iš praeities ir didžiausia tarp jų visų Titanoboa cerrejonensis ). Tačiau kaip matoma, sekantis po šio ekosistemų rūšinės įvairovės gausumo sumažėjimo, įvyko kur kas stipresnis T-J masinis išmirimas kurio priežastis galėjo interferuoti su tolygaus įšilimo sukeltu ekosistemu sudėtingumo sumažėjimu. Tai, kaip jau ir minėta, galėjo būti susiję su katastrofiniais veiksniais - asteroido smūgiu ar vulkaniniu aktyvumu.
*Signoro-Lipso efektas - Biologinės įvairovės dinamikos tyrimuose paleontologiniame metraštyje, iškylantis iškraipymas dėl paleontologinio metraščio nepilnumo. Dėl to kad paleontologinis metraštis nėra pilnas (neturi duomenų apie visus kadaise egzistavusius organizmus), tikrieji organizmų egzistavimo intervalai yra sutrumpinami dėl pirmų ir paskutinių nagrinėjamo taksono individų neradimo. Matomi intervalai tuo panašesni į tikruosius (teorinius) egzistavimo intervalus, kuo didesnė rūšies pakliuvimo į bandinį tikimybė. Dėl tokio atsitiktinio (arba nebūtinai) tikrų egzistavimo intervalų "apkarpimo", staigus (katastrofiniai) įvykiai gali atrodyti tolygus, nes atsitiktinis intervalų sutrumpinimas veikia kaip signalo glodinimo filtras (jis jį suvidurkina). Šis efektas pirmą kartą buvo aprašytas šiame straipsnyje - Signor III, P. W. and Lipps, J. H. (1982) "Sampling bias, gradual extinction patterns, and catastrophes in the fossil record", in Geological implications of impacts of large asteroids and comets on the Earth (ed. L. T. Silver and P. H. Schultz), Geological Society of America Special Publication, vol. 190, pp. 291-296.
Nuorodos:
J. C. McElwain, P. J. Wagner, and S. P. Hesselbo. 2009. Fossil plant relative abundances indicate sudden loss of Late Triassic biodiversity in Greenland. Science 324:1554-1556. abstract - full text - Straipsnis "Science" žurnale apie augalyjos gausumo pokyčius prieš masinį išmirimą, siekiant nustatyti ekologinius faktorius prisidėjusius prie Triaso-Juros įvykio.
SOM - Lydinčioji medžiaga prieš tai buvusiam straipsniui.
Tanner, L.H.; S.G. Lucas, M.G. Chapman (2004). "Assessing the record and causes of Late Triassic extinctions". Earth-Science Reviews 65 (65): pp.103 – 139. doi:10.1016/S0012-8252(03)00082-5 - Apžvalginis straipsnis "Earth-Science Reviews" apie Triaso-Juros masinį išmirimą.
K.B. Knight *, S. Nomade , P.R. Renne , A. Marzoli , H. Bertrand , N. Youbi "The Central Atlantic Magmatic Province at the Triassic–Jurassic boundary: paleomagnetic and 40 Ar/ 39 Ar evidence from Morocco for brief, episodic volcanism" Earth and Planetary Science Letters 228 (2004) 143– 160 - Straipsnis "Earth and Planetary Science Letters" moksliniame žurnale apie T-J masinio išmirimo koincidentiškumą su milžiniško masto magmatizmo įvykiais.
Theories on the Triassic-Jurassic Extinction - Bristolio paleobiologų sukūrtas internetinis tinklapis, skirtas Triaso-Juros masiniam išmirimui (puikios apžvalgos).
В прошлые эпохи постепенное потепление климата сопровождалось внезапным кризисом биоты - A. Markovo ir E. Naimark apžvalginis tyrimo straipsnis apie T-J masinį išmirimą.
--
AS
Deividas Raupas ir Džekas Sepkoskis, analizuodami paskutinio sudarytą fanerozojaus bestubūrių skeletinių organizmų šeimų pirmų ir paskutinių pasirodymų laike duomenų bazę, nustatė kad mažiausiai 5 įvykiai pagal savo išmirimo intensyvumus viršija 95 % pasiklaiuties intervalus išmirimų intensyvumo mažejimo regresijos linijoje. Taigi juos pavadino "Dydžiuoju 5" - 5 didžiausiais masiniais išmirimais. G-moksluose jau ne kartą buvo minėta apie du žinomiausius masinius išmirimus - Permo-Triaso, kai išmyrė didžioji organizmų dalis, bei Kreidos-Paleogeno, kuris buvo nepaukštiškų dinozaurų išmirimo priežastimi (kaip ir daugelio kitų organizmų). Ši karta, dėmesio centre bus Triaso-Juros masinis išmirimas. Jo metu išmyrė didžioji dalis krurotarzinių archozaurų (tų kurie labiau giminingi krokodilams nei dinozaurams (aiušku ir paukščiams) bei pterozaurams), daugelis sinapsidų (kamieninė amniotų grupė, žinduolių atžvilgiu), amfibijų bei konodontų (išmirusi stuburinių gyvūnų klasė). Tačiau masinio išmirimo efektas, kaip jau minėta, nesibaigia vien tiktai tam tikrų grupių sunaikinimu, jis turi didelę reikšmę skirtingų grupių dominavime ateityje - po šio masinio išmirimo, dinozaurai tapo dominuojantys sausuminiai stuburiniai gyvūnai (apie tai G-moksluose: Kodėl ir kaip įvyko dinozaurų įsigalėjimas? ).
Šio masinio išmirimo priežastys vis dar nėra aiškios. Vienų mokslininkų manymų, jį galėjo sukelti asteroido arba kometos smūgis, kitų manymų masinis išmirimas yra susijęs su Pangejos superkontinento sausėjimu ir karštėjimu (aridizacija), treti sako kad išmirimas galėjo būti sukeltas Atlanto vandenyno atsivėrimo proceso, kai susidarė Centrinio Atlanto Magminė Provincija (CAMP) (prisegtame faile CAMP.JPG , iš ką tik nurodyto straipsnio, parodyta paleogeologiniame žemėlapyje kaip plačiai buvo paplitęs magmatizmas - nuo dabartinės Ispanijos iki Brazilijos, Gondvanos kontinente), o ketvirti išmirimą sieja su metano klatratų išsiveržimo sukeltu super-šiltnamio efektu. Bet kuriuo atveju, atrodo kad prie šio masinio išmirimo prisidėjo keliolika veiksnių, kurie sudėtingu būdu interferavo tarpusavyje.
Naujausiame straipsnyje skirtame T-J išmirimo problemai, išspausdintame "Science" žurnale, paleobotanikų ir analitinio paleobiologo atliktas tyrimas, kuris bandė nustatyti kaip vyko augalų gildijų sudėties pokyčiai prieš masinį išmirimą. Tam kad galima būtu atskleisti tam tikrus mechanizmus įtakojančius ekosistemų susidarymą bei jų žlugimą. Tiriamas buvo ne konkrečiai pats išmirimo intervalas, o vėlyvojo triaso - LT (late triassic) įvykis, kuris buvo prieš masinį išmirimą, bei jo galima įtaka visam išmirimo procesui. Autorių buvo tyriami tuo metų Grenlandijoje egzistavusių augalų lapų santykiniai pasitaikymo dažniai, kurie leidžia numatyti kokia buvo ekosistemų sandara, pagal santykinį individų kiekį (ar rūšys panašiai gausios ar egzistuoja tik tam tikri dominantai ir yra daug retų rūšių) (Buvo ieškomi taip vadinami RAD'ai (angl. Relative Abundance Distribution)). Kaip parodė tyrimas, ekosistemų pokyčiai vyko netolygiai o tam tikrais šuoliais. Pats LT įvykis neprivedė prie šeimų išmirimo, tačiau jis sukėlė individų retėjimą. Prieš T-J išmirimą įvyko globalus atšilimas kuris kaip rodo atlikti RAD'ų tyrimai, sukėlė ekosistemų supaprastėjimą (liko tik kelioliką dažnų rūšių). Kaip myni autoriai, RAD'ai geriau atspindi įvairovės dinamiką bei ekosistemų struktūrą nei taksonominio turtingumo (angl. richness) bei tolygumo (angl. evenness) tyrimai. Be to RAD'ų tyrimai nėra paveikiami Signoro-Lipso efekto*, nes nagrinėjamoms rūšims priklausančių individų pasiskirstymai skaičiuojami pagal nagrinėjamame sluoksnyje randamas liekanas ir nereikalauja duomenų iš šalia esančių sluoksnių. Tai ypač svarbus faktorius, nes prieš tai vykdyti tyrimai rodė kad taksonominė įvairovė po truputi mažėjo prieš patį išmirimą, tuo tarpų RAD'ų tyrimai rodo kad taksonominė įvairovė turėjo būti daug maž panaši, tiktai prieš išmirimą buvusiame intervale staigiai pasikeitė ekosistemų sandara ir dažnos rūšys tapo tiesiog retesnės. Naudodami dydžiausio tikėtinumo metodiką (naudodami AIC), autoriai bandė nustatyti koks yra rūšių pasiskirstymo pobūdis: geometrinis ir zero-sum multinomis - ekosistemose dominuoja sukcesiniai procesai, arba log-normalusis ir Zipf'o skirstiniai - kai ekosistemoje yra didesnė ekoerdvė, dėka nišų konstrukcijos.
Prisęgtame paveikslėlyje - RADai.JPG, galime pamatyti kaip atrodo rūšių gausumo pasiskirstymai surikiavus jas pagal dažnumą (iš kairės), ir tikėtiniausias taksonominis turtingumas (paveikslėlis iš dešynės). Kaip parodė tyrimas, daugumą nagrinėtų bendryjų yra ganėtinai paprastos nes rūšys jose pasiskirsto pagal geometrinį skirstynį, išskyrus 3 sluoksnio bendryją, kuri geriausiai atitiko log-normalųjį skirstynį. Taip pat dešiniajame paveikslėlyje galima pamatyti kaip atrodytu taksonominio turtingumo kreivė, jeigu rūšių nykimas vyktu tolygiai. Surastas ekosistemų sandaros pokytis neatitinka tolygumo hipotezės. Autoriai hipotetizuoja kad tuo metu vykęs globalinis atšilimas turėjo pažeisti tam tikrą slenksti, kai prasideda stiprus ir staigus ekosistemų nuskūrdėjimas. Tačiau tas nuskurdėjimas nebuvo pats išmirimas, kuris įvyko kažkus 0,5 mln. metų vėliau. Kitame paveikslėlyje - Anglies_izotopai_Taksonominis_gausumas_CO2.JPG, matomi keli parametrai, iš kairės į dešinę - tai d13C rodiklis (nurodo dviejų stabilių anglies izotopų santykį, kuris nusako organinės/neorganinės anglies svarbą cikle), straipsnio autorių surastas taksonominis gausumas (turtingumas) bei CO2 koncentracija atmosferoje (galimas paleotemperatūros rodiklis), pilka horizontali linija parodo masinio T-J išmirimo, kurio metu išmyrė 80 % visų rūšių ribą. Kaip matoma rūšių taksonominio turtingumo sumažėjimas yra koincidentiškas su CO2 koncentracijos didėjimu (nors maksimalus pikas buvo vėliau - T-J išmirimo metu) bei d13C mažėjimu. Pagal autorius, toks Astartekløft vietovėje Grenlandijoje, matomas biologinės įvairovės pokytis asocijuojasi su globaliu anglies ciklo pasikeitimu, iš prieš tai buvusio 12C laidojimo į 12C įnešimo į biosferos būsenos perėjimu. Ir asocijuojasi su ~100 to ~350 ppm CO2 koncentracijos padidėjimu atmosferoje. Kaip jau minėta anksčiau G-moksluose, globalus atšilimas įkaitina ne tik poliarines srytis bet taip pat propocingai sušildo ir tropikus, kas gali sukelti "šiluminę mirtį" tuose regionuose (Milžiniškos gyvatės iš praeities ir didžiausia tarp jų visų Titanoboa cerrejonensis ). Tačiau kaip matoma, sekantis po šio ekosistemų rūšinės įvairovės gausumo sumažėjimo, įvyko kur kas stipresnis T-J masinis išmirimas kurio priežastis galėjo interferuoti su tolygaus įšilimo sukeltu ekosistemu sudėtingumo sumažėjimu. Tai, kaip jau ir minėta, galėjo būti susiję su katastrofiniais veiksniais - asteroido smūgiu ar vulkaniniu aktyvumu.
*Signoro-Lipso efektas - Biologinės įvairovės dinamikos tyrimuose paleontologiniame metraštyje, iškylantis iškraipymas dėl paleontologinio metraščio nepilnumo. Dėl to kad paleontologinis metraštis nėra pilnas (neturi duomenų apie visus kadaise egzistavusius organizmus), tikrieji organizmų egzistavimo intervalai yra sutrumpinami dėl pirmų ir paskutinių nagrinėjamo taksono individų neradimo. Matomi intervalai tuo panašesni į tikruosius (teorinius) egzistavimo intervalus, kuo didesnė rūšies pakliuvimo į bandinį tikimybė. Dėl tokio atsitiktinio (arba nebūtinai) tikrų egzistavimo intervalų "apkarpimo", staigus (katastrofiniai) įvykiai gali atrodyti tolygus, nes atsitiktinis intervalų sutrumpinimas veikia kaip signalo glodinimo filtras (jis jį suvidurkina). Šis efektas pirmą kartą buvo aprašytas šiame straipsnyje - Signor III, P. W. and Lipps, J. H. (1982) "Sampling bias, gradual extinction patterns, and catastrophes in the fossil record", in Geological implications of impacts of large asteroids and comets on the Earth (ed. L. T. Silver and P. H. Schultz), Geological Society of America Special Publication, vol. 190, pp. 291-296.
Nuorodos:
J. C. McElwain, P. J. Wagner, and S. P. Hesselbo. 2009. Fossil plant relative abundances indicate sudden loss of Late Triassic biodiversity in Greenland. Science 324:1554-1556. abstract - full text - Straipsnis "Science" žurnale apie augalyjos gausumo pokyčius prieš masinį išmirimą, siekiant nustatyti ekologinius faktorius prisidėjusius prie Triaso-Juros įvykio.
SOM - Lydinčioji medžiaga prieš tai buvusiam straipsniui.
Tanner, L.H.; S.G. Lucas, M.G. Chapman (2004). "Assessing the record and causes of Late Triassic extinctions". Earth-Science Reviews 65 (65): pp.103 – 139. doi:10.1016/S0012-8252(03)00082-5 - Apžvalginis straipsnis "Earth-Science Reviews" apie Triaso-Juros masinį išmirimą.
K.B. Knight *, S. Nomade , P.R. Renne , A. Marzoli , H. Bertrand , N. Youbi "The Central Atlantic Magmatic Province at the Triassic–Jurassic boundary: paleomagnetic and 40 Ar/ 39 Ar evidence from Morocco for brief, episodic volcanism" Earth and Planetary Science Letters 228 (2004) 143– 160 - Straipsnis "Earth and Planetary Science Letters" moksliniame žurnale apie T-J masinio išmirimo koincidentiškumą su milžiniško masto magmatizmo įvykiais.
Theories on the Triassic-Jurassic Extinction - Bristolio paleobiologų sukūrtas internetinis tinklapis, skirtas Triaso-Juros masiniam išmirimui (puikios apžvalgos).
В прошлые эпохи постепенное потепление климата сопровождалось внезапным кризисом биоты - A. Markovo ir E. Naimark apžvalginis tyrimo straipsnis apie T-J masinį išmirimą.
--
AS
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages