Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойБиологияТектонические истории жизни: как геология влияла на эволюцию за последние 500 миллионов...

Тектонические истории жизни: как геология влияла на эволюцию за последние 500 миллионов лет

- Advertisement -

Недавние исследования подчеркивают значительную связь между геологической деятельностью Земли, такой как тектоника плит и движение рек, и эволюцией биоразнообразия, предлагая комплексное представление о том, как на протяжении 500 миллионов лет на жизнь влияла физическая эволюция Земли.

Недавние исследования показывают поразительную корреляцию с тем, как жизнь развивалась на протяжении 500 миллионов лет.

Движение рек, гор, океанов и питательных веществ в отложениях в геологическом масштабе времени являются основными движущими силами биоразнообразия Земли, говорится в новом исследовании, недавно опубликованном в журнале Природа раскрывает. Исследование также показывает, что биоразнообразие развивается со скоростью, схожей с темпами тектоники плит — медленными геологическими процессами, формирующими континенты, горы и океаны.

«Эти темпы несравненно медленнее, чем нынешние темпы вымирания, вызванного человеческой деятельностью», — сказал ведущий автор доктор Тристан Саллес из Школы геонаук.

Исследование охватывает более 500 миллионов лет истории Земли, начиная с периода сразу после кембрийского взрыва жизни, который установил основные разновидность типы современной жизни.

Реки: кровеносная система Земли

Доктор Саллес сказал: «Поверхность Земли — это живая кожа нашей планеты. С течением геологического времени эта поверхность развивается: реки фрагментируют ландшафт на экологически разнообразные среды обитания.

«Однако эти реки не только прорезают каньоны и образуют долины, но и играют роль кровеносной системы Земли как основные каналы переноса питательных веществ и наносов от источников (гор) к стокам (океанам). Хотя современная наука все лучше понимает глобальное биоразнообразие, мы склонны рассматривать это через призму узкого опыта», — сказал д-р Саллес. «Это все равно, что заглянуть внутрь дома из одного окна и подумать, что мы понимаем его архитектуру. Наша модель соединяет физические, химические и биологические системы на протяжении полумиллиарда лет в кусках по пять миллионов лет с разрешением пять километров. Это дает беспрецедентное понимание того, что повлияло на форму и сроки видового разнообразия», — сказал он.

Поток осадков в океаны и разнообразие семейств морских животных за последние 540 миллионов лет. Коэффициент Пирсона 0,88 указывает на сильную положительную корреляцию между двумя переменными. Указаны кембрийский взрыв и Великое ордовикское событие биоразнообразия (GOBE), а также пятерка событий массового вымирания. См — кембрий; О, ордовик; С — силурийский; Д — девон; Карбюратор, каменноугольный период; П — пермь; Tr – триас; J – юра; К — меловой период; Pg — палеоген; Нг, Неоген. Кредит: Природа

Открытие в 1994 году древнего Виды сосны Воллеми в уединенной долине Голубых гор к западу от Сиднея дает нам представление о целостной роли, которую время, геология, гидрология, климат и генетика играют в биоразнообразии и выживании видов.

Исторический взгляд на пейзажи и жизнь

Идея о том, что ландшафты играют роль в траектории жизни на Земле, восходит к немецкому натуралисту и эрудиту Александру фон Гумбольдту. Его работа вдохновила Чарльза Дарвина и Альфреда Уоллеса, которые первыми заметили, что границы видов животных соответствуют неоднородностям и градиентам ландшафта.

Доктор Тристан Саллес в своем кабинете в Школе геонаук Сиднейского университета. Фото: Стефани Зингсхайм/Сиднейский университет.

«Перенесясь почти на 200 лет вперед, наше понимание того, как разнообразие морской и наземной жизни формировалось за последние 540 миллионов лет, все еще формируется», Сиднейский университет Об этом сообщила аспирантка Беатрис Хадлер Боггиани.

«Схемы биоразнообразия хорошо определены на основе палеонтологической летописи и генетических исследований. Тем не менее, многие аспекты этой эволюции остаются загадочными, например, задержка в 100 миллионов лет между распространением растений на континентах и ​​быстрым разнообразием морской жизни».

Единая теория биоразнообразия

В новаторском исследовании группа ученых – из Сиднейского университета, ISTerre французской государственной исследовательской организации CNRS и Университета Гренобль-Альпы во Франции – предложила единую теорию, которая связывает эволюцию жизни в морской и наземной сферах с пульсации наносов, контролируемые ландшафтами прошлого.

«Поскольку эволюция поверхности Земли определяется взаимодействием между геосферой и атмосферой, она фиксирует их совокупное взаимодействие и, следовательно, должна обеспечивать контекст для развития биоразнообразия», — сказал доктор Лоран Хьюссон из Университета Гренобль-Альпы.

Вместо того, чтобы рассматривать отдельные части экологической головоломки независимо друг от друга, команда разработала модель, которая объединяет их и имитирует с высоким разрешением совокупный эффект этих сил.

На верхней панели показаны реконструированные потоки наносов в океаны в сравнении с разнообразием морских животных. На нижней панели показан покров отложений в континентальных регионах по сравнению с долгосрочная тенденция в разнообразии наземных растений. Фото: доктор Тристан Саллес/Сиднейский университет.

«Именно путем калибровки этой физической памяти, запечатленной в коже Земли, с помощью генетики, окаменелостей, климата, гидрологии и тектоники мы исследовали нашу гипотезу», — сказал доктор Саллес.

Используя научный код с открытым исходным кодом, опубликованный командой в Наука в марте детальное моделирование было откалибровано с использованием современной информации о высоте ландшафта, скорости эрозии, основных речных водах и геологическом переносе наносов (известном как поток наносов).

Сравнение прогнозов и палеонтологических данных

Это позволило команде оценить свои прогнозы на срок более 500 миллионов лет, используя комбинацию геохимических показателей и тестирование различных тектонических и климатических реконструкций. Затем ученые-геологи сравнили предсказанные пульсации отложений с эволюцией жизни как в морской, так и в наземной сфере, полученной на основе совокупности палеонтологических данных.

«Короче говоря, мы реконструировали формы рельефа Земли в фанерозойскую эру, которая началась 540 миллионов лет назад, и изучили корреляции между развивающимися речными сетями, переносом отложений и известным распределением морских и растительных семейств», — сказала аспирантка Университета Гренобля Манон. — сказал Лорсери.

При сравнении прогнозируемого потока наносов в океаны с морским биоразнообразием анализ показывает сильную положительную корреляцию.

На суше авторы разработали модель, объединяющую отложения и изменчивость ландшафта, чтобы описать способность ландшафта вмещать разнообразные виды. И здесь они снова обнаружили поразительную корреляцию между их прокси и диверсификацией растений за последние 450 миллионов лет.

В своем романе 1864 г. Путешествие к центру ЗемлиЖюль Верн приписывает это своему вымышленному герою, профессору Отто Лиденброку: «Животная жизнь существовала на Земле только во вторичный период, когда осадки почвы были отложены реками и заняли место раскаленных пород первобытного периода. ».

Доктор Саллес сказал: «Это наблюдение профессора Лиденброка своему племяннику Акселю поразительно хорошо соответствует нашей гипотезе. Поэтому неудивительно, что Жюля Верна очень вдохновили работы Гумбольдта».

Ссылка: «Ландшафтная динамика и фанерозойское разнообразие биосферы» Тристана Саллеса, Лорана Юссона, Манон Лорсери и Беатрис Хадлер Боггиани, 29 ноября 2023 г., Природа.
DOI: 10.1038/s41586-023-06777-z

Это исследование было проведено с использованием ресурсов Национальной вычислительной инфраструктуры при поддержке правительства Австралии и компании Artemis HPC при поддержке Сиднейского университета. Исследование финансировалось Австралийским исследовательским советом.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме