Κάθε μαζική εξαφάνιση ειδών στην ιστορία της Γης είχε κάτι κοινό
Κάθε μαζική εξαφάνιση ακολουθούσε το ίδιο μοτίβο, σύμφωνα με μελέτη.
Κάθε μαζική εξαφάνιση ειδών στην ιστορία της Γης είχε κάτι κοινό: το περιβάλλον άλλαζε πιο γρήγορα από ό,τι μπορούσε να προσαρμοστεί η ζωή.
Αυτή η ιδέα υπάρχει σε διάφορες μορφές εδώ και δεκαετίες, αλλά ποτέ δεν είχε δοκιμαστεί σε παγκόσμια κλίμακα, σε όλη την πανίδα και σε όλο τον γεωλογικό χρόνο.
Ένα νέο θεωρητικό μοντέλο από το MIT και το Πανεπιστήμιο του Λέστερ έχει κάνει ακριβώς αυτό, και τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν.
Ο ρυθμός με τον οποίο η ζωή μπορεί να προσαρμοστεί, σε σύγκριση με τον ρυθμό με τον οποίο αλλάζει το περιβάλλον, προβλέπει τη σοβαρότητα των μαζικών εξαφανίσεων με εντυπωσιακή ακρίβεια.
Οι ερευνητές σημειώνουν, με κάποια προσοχή, ότι οι τρέχοντες ρυθμοί αλλαγής του κύκλου του άνθρακα πλησιάζουν το έδαφος όπου η προσαρμογή αρχίζει να αποτυγχάνει.
Η έρευνα διεξήχθη από τον Daniel Rothman, καθηγητή γεωφυσικής και συν-διευθυντή του Κέντρου Lorenz στο MIT, και τον Sergei Petrovskii, καθηγητή εφαρμοσμένων μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο του Leicester.
Η ομάδα δημιούργησε ένα μαθηματικό μοντέλο αυτού που αποκαλούν υπόθεση αναντιστοιχίας ρυθμού - την ιδέα ότι η εξαφάνιση συμβαίνει όταν η περιβαλλοντική αλλαγή ξεπερνά την εξελικτική προσαρμογή - και το δοκίμασε με γεωλογικά και παλαιοντολογικά δεδομένα που καλύπτουν τα τελευταία 450 εκατομμύρια χρόνια.
Χάνοντας ολόκληρα κλαδιά της ζωής
Η πνευματική καταγωγή αυτού του έργου ανάγεται στον 18ο αιώνα, όταν ο Γάλλος φυσιοδίφης Ζωρζ Κυβιέ - που θεωρείται ευρέως ο ιδρυτής της παλαιοντολογίας - πρότεινε ότι τα είδη θα μπορούσαν να εξαφανιστούν εντελώς, εξαλείφοντας τα από μια εκτεταμένη περιβαλλοντική καταστροφή.
Η έννοια του καταστροφισμού τελικά έδωσε τη θέση της σε μια άποψη της ιστορίας της Γης που διαμορφώθηκε από αργές, σταδιακές διαδικασίες.
Αλλά στα μέσα του 20ού αιώνα, ο Αμερικανός γεωλόγος Νόρμαν Νιούελ αναβίωσε την κεντρική ιδέα σε μια πιο ακριβή μορφή: η εξαφάνιση συμβαίνει όταν η περιβαλλοντική αλλαγή είναι ταχύτερη από ό,τι ένα είδος μπορεί να εξελιχθεί για να την αντιμετωπίσει.
Οι βιολόγοι έχουν έκτοτε τεκμηριώσει αυτή την αναντιστοιχία ρυθμών που εκδηλώνεται σε μεμονωμένα είδη.
Το ερώτημα που έθεσαν να απαντήσουν οι Ρόθμαν και Πετρόφσκι ήταν αν η ίδια λογική ισχύει στην κλίμακα των παγκόσμιων μαζικών εξαφανίσεων - όχι μεμονωμένων ειδών που παλεύουν με την τοπική αλλαγή, αλλά της ολοκληρωτικής κατάρρευσης ολόκληρων κλαδιών του δέντρου της ζωής .
«Γνωρίζουμε ότι μεμονωμένα είδη εξαφανίζονται όταν η περιβαλλοντική αλλαγή ξεπερνά την ικανότητά τους να προσαρμοστούν», δήλωσε ο Ρόθμαν. «Ωστόσο, δεν έχει καταστεί σαφές εάν η ίδια ιδέα ισχύει στην κλίμακα των παγκόσμιων γεγονότων εξαφάνισης».
Οι προκλήσεις της κατασκευής ενός μοντέλου
Η πρόκληση είναι ότι οι ρυθμοί προσαρμογής μεταξύ των ζωικών ομάδων σε γεωλογικά χρονικά διαστήματα δεν είναι άμεσα παρατηρήσιμοι.
Κανείς δεν έχει παρακολουθήσει μια γενεαλογική γραμμή να εξελίσσεται σε διάστημα ενός εκατομμυρίου ετών και δεν έχει μετρήσει πόσο γρήγορα ανταποκρίθηκε σε ένα μεταβαλλόμενο κλίμα.
Οι Rothman και Petrovskii εργάστηκαν γύρω από αυτό κατασκευάζοντας μια μαθηματική περιγραφή των ρυθμών προσαρμογής από τις πρώτες αρχές.
Η επιτυχής εξελικτική προσαρμογή απαιτεί την ταυτόχρονη εκπλήρωση πολλαπλών προϋποθέσεων - κληρονομική ποικιλομορφία, διαφορική καταλληλότητα, αναπαραγωγικό πλεονέκτημα για καλύτερα προσαρμοσμένα άτομα.
Η πιθανότητα να πληρούται κάθε συνθήκη πολλαπλασιάζεται και αυτή η μαθηματική δομή παράγει μια χαρακτηριστική καμπύλη σε σχήμα καμπάνας: οι περισσότερες ομάδες ζώων προσαρμόζονται με ενδιάμεσους ρυθμούς, λιγότερες με πολύ αργούς ή πολύ γρήγορους ρυθμούς.
Μια μετρήσιμη αναντιστοιχία
Αφού καθιέρωσαν αυτή τη γενική καμπύλη, οι ερευνητές τη συνέκριναν με καταγραφές περιβαλλοντικών αλλαγών σε 27 επεισόδια τα τελευταία 450 εκατομμύρια χρόνια, όπου ο παγκόσμιος κύκλος του άνθρακα υπέστη σημαντική διαταραχή.
Στη συνέχεια, εξέτασαν το κλάσμα των ζωικών ομάδων που εξαφανίστηκαν κατά τη διάρκεια κάθε επεισοδίου, βασιζόμενοι σε δεδομένα που συγκέντρωσε ο παλαιοβιολόγος Τζον Άλροϊ.
Το μοντέλο λειτούργησε. Για σχεδόν κάθε μεγάλη μαζική εξαφάνιση ειδών στο σύνολο δεδομένων, υπήρχε μια μετρήσιμη αναντιστοιχία μεταξύ του πόσο γρήγορα άλλαζε το περιβάλλον και του πόσο γρήγορα μπορούσε να προσαρμοστεί η ζωή.
Όσο μεγαλύτερη ήταν η αναντιστοιχία, τόσο περισσότερα είδη εξαφανίζονταν. Η σοβαρότητα των εξαφανίσεων ήταν προβλέψιμη από τους ρυθμούς.
Τι μας λέει η τελοπερμιακή περίοδος
Η εξαφάνιση στο τέλος της Πέρμιας Περιόδου , πριν από 252 εκατομμύρια χρόνια, ήταν η χειρότερη στην ιστορία της Γης, εξαλείφοντας πάνω από το 80% των θαλάσσιων ειδών.
Η ερμηνεία του μοντέλου είναι ότι η ταχεία οξίνιση των ωκεανών ξεπέρασε την ικανότητα των οργανισμών να αναπτύξουν επαρκείς φυσιολογικές προστασίες.
Αυτού του είδους το γεγονός απαιτεί τόσο μια ταχέως εξελισσόμενη περιβαλλοντική αλλαγή όσο και ένα μεγάλο ποσοστό ειδών των οποίων οι ρυθμοί προσαρμογής πέφτουν κάτω από αυτό που απαιτεί η αλλαγή.
Η καμπύλη σε σχήμα καμπάνας των ρυθμών προσαρμογής δείχνει ότι οι περισσότερες ομάδες ζώων συγκεντρώνονται στη μέση, πράγμα που σημαίνει ότι είναι ικανές να χειριστούν μέτριους ρυθμούς αλλαγής, αλλά όχι γρήγορους.
Προσαρμοστικότητα και περιβαλλοντική αλλαγή
Μία από τις πιο εντυπωσιακές παρατηρήσεις της μελέτης είναι ότι το εύρος των ρυθμών προσαρμογής μεταξύ των ομάδων ζώων είναι σε γενικές γραμμές παρόμοιο με το εύρος των ρυθμών με τους οποίους το περιβάλλον αλλάζει φυσικά. Αυτή η ευθυγράμμιση δεν είναι τυχαία.
«Αυτό που αρχίζουμε να βλέπουμε είναι ένα ορισμένο επίπεδο οργάνωσης και τρόποι με τους οποίους συμπεριφέρεται η ζωή, οι οποίοι είναι συμβατοί με τους τρόπους με τους οποίους συμπεριφέρεται το περιβάλλον», είπε ο Ρόθμαν.
«Ίσως η ζωή να έχει εξελιχθεί έτσι ώστε το εύρος των προσαρμοστικότητάς της να ταιριάζει με το εύρος των πιέσεων που αντιμετωπίζει».
Με άλλα λόγια, η ζωή δεν έχει απλώς αντιδράσει παθητικά στις περιβαλλοντικές αλλαγές - μπορεί, με την πάροδο του χρόνου, να έχει προσαρμοστεί στον ρυθμό του κόσμου στον οποίο ζει.
Αυτό το καθιστά ιδιαίτερα ευάλωτο όταν ο ρυθμός αυτός μεταβάλλεται πέρα από οτιδήποτε έχει βαθμονομηθεί.
Τι συμβαίνει σήμερα
Οι ερευνητές είναι προσεκτικοί ως προς το πόσο άμεσα εφαρμόζουν αυτό το πλαίσιο στην τρέχουσα στιγμή. Αλλά ο Ρόθμαν δεν αποφεύγει εντελώς την υπόνοια.
«Τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στον ωκεανό αυξάνονται σήμερα με ρυθμό που, όταν αναπροσαρμοστεί κατάλληλα, είναι παρόμοιος με τους ρυθμούς αλλαγής του κύκλου του άνθρακα που είναι ελαφρώς χαμηλότεροι από εκείνους που σχετίζονται με σημαντικά γεγονότα εξαφάνισης ειδών στο παρελθόν», είπε.
«Αυτό υποδηλώνει ότι η σύγχρονη περιβαλλοντική αλλαγή μπορεί να πλησιάζει ρυθμούς πέρα από τους οποίους η προσαρμογή καθίσταται ολοένα και πιο δύσκολη», κατέληξε.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters .
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα earth.com
περισσότερα,
Linking species local trends from assemblage monitoring to global extinctionrisk- Laura H. Antão1,2†, Faye Moyes3,4*†, Maria Dornelas3,5,6, Shane A. Blowes7,8 4 , Brian J., McGill9, Cher F. Y. Chow3 , Ada Fontrodona-Eslava3,10, Anne E. Magurran3‡ 5 , Nicholas J.Gotelli11‡
https://dmscdn.vuelio.co.uk/publicitem/84e644e4-b6b7-4b83-82f9-404c7f70cede
https://www.earth.com/news/every-mass-extinction-followed-the-same-pattern-study-finds/#google_vignette
