ในชุมชนที่หลากหลายสัตว์มีโอกาสน้อยที่จะตายออกไป• Alexander Markov •ข่าววิทยาศาสตร์เกี่ยวกับ "องค์ประกอบ" •ชีววิทยาวิทยาชีววิทยา

ในชุมชนที่หลากหลายสัตว์มีโอกาสน้อยที่จะตายออก

ข้อมูลทางพฤกษศาสตร์ช่วยให้สามารถสร้างโครงสร้างของสัตว์ที่สูญพันธุ์ได้ไม่เพียง แต่ยังมีคุณสมบัติของระบบนิเวศในสมัยโบราณ ภาพแสดงสัตว์ทะเลในยุคออร์โดวิเชียส: ปลาหมึกและดอกลิลลี่ทะเล ด้านซ้าย – "ข้อมูลดิบ" ด้านขวา – การฟื้นฟู รูปภาพจาก www.westga.edu

การวิเคราะห์ข้อมูลทางโบราณคดีที่มีขนาดใหญ่แสดงให้เห็นว่าสัตว์จำพวกสัตว์ทะเลที่ถูก จำกัด พื้นที่ให้แก่ paleocommunities ที่มีความหลากหลายโดยทั่วไปมีอยู่โดยเฉลี่ยอีกต่อไปและตายน้อยกว่าจำพวกที่อาศัยอยู่ในชุมชนที่เรียบง่าย ความเป็นจริงนี้ยืนยันสมมติฐานที่ว่าความหลากหลายทางชีวภาพที่สูงจะช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของชุมชน การอภิปรายเกี่ยวกับสมมติฐานนี้เกิดขึ้นเป็นเวลาครึ่งศตวรรษ แต่จนถึงปัจจุบันข้อดีและข้อเสียทั้งหมดของระบบนิเวศน์วิทยาได้รับจากการวิเคราะห์ระบบนิเวศน์สมัยใหม่เท่านั้น.

การอภิปรายกันอย่างยาวนานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างความร่ำรวยของสปีชีส์ของชุมชนและความยั่งยืน (เสถียรภาพ) ได้กลายเป็นเรื่องที่น่ารำคาญมากสำหรับนักนิเวศวิทยาหลายคน (ดู: ผลกระทบทางนิเวศวิทยาของความหลากหลายทางชีวภาพ K. S. McCann, 2000 การอภิปรายเรื่องความหลากหลายและเสถียรภาพ) 50-40-40 ปีที่ผ่านมาระบบนิเวศน์ถูกครอบงำด้วยมุมมองว่ายิ่งมีสายพันธุ์ในชุมชนมากเท่าไรสิ่งอื่น ๆ ทั้งหมดเท่าเทียมกันความสามารถของชุมชนดังกล่าวจะสามารถทนต่อผลข้างเคียงต่างๆได้ในชุมชนที่ซับซ้อนในทางทฤษฎีควรมีกลไกสมดุลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยอิงตามหลักการของข้อเสนอแนะเชิงลบ

ตัวอย่างเช่นถ้ามีหลายชนิดในชุมชนมีแนวโน้มที่จะมีช่องที่แคบโดยเฉลี่ย: นักล่าแต่ละคนจะล่าเหยื่อตามล่าเหยื่อเพียงไม่กี่ชนิด แต่สัตว์กินพืชแต่ละชนิดจะกินพืชในจำนวน จำกัด เป็นต้นหากมีจำนวนชนิดใดใน ในชุมชนดังกล่าวจะเริ่มลดลงมีแนวโน้มที่จะนำไปสู่ความจริงที่ว่าเงื่อนไขสำหรับชีวิตของสายพันธุ์นี้จะกลายเป็นที่นิยมมากขึ้น: อาหารจะกลายเป็นมากขึ้นล่าเฉพาะและปรสิต – น้อย สายพันธุ์ที่เริ่มหมดชีวิตจะมีโอกาสฟื้นตัว

อย่างไรก็ตามถ้าในชุมชนตัวอย่างเช่นมีเพียงเผ่าพันธุ์ที่กินล่าสัตว์หลายชนิดเท่านั้นการลดจำนวนเหยื่อหนึ่งตัวจะไม่ส่งผลกระทบต่อจำนวนนักล่าและพวกมันสามารถ "จบ" สัตว์ใกล้สูญพันธุ์ได้อย่างปลอดภัย อย่างไรก็ตามคุณสามารถนึกถึงโมเดลการเก็งกำไรอื่น ๆ อีกมากมายซึ่งในทุกสิ่งจะแตกต่างกันและที่สำคัญยิ่งซับซ้อนและคลุมเครือมากขึ้น (ดูตัวอย่างเช่นการเลือกเพื่อนอย่างถูกต้องคุณสามารถบันทึกจากคู่แข่ง Elements, April 28, 2009)

การศึกษาในระยะยาวเกี่ยวกับระบบนิเวศที่ทันสมัยทั้งทางธรรมชาติและเทียมไม่ได้ให้คำตอบที่ชัดเจนและเรียบง่ายเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างความหลากหลายและความยั่งยืน เห็นได้ชัดว่าอัตราส่วนนี้ค่อนข้างคลุมเครือ ในบางสถานการณ์ความหลากหลายก่อให้เกิดความยั่งยืนในคนอื่น ๆ ไม่ใช่และเป็นการยากที่จะบอกว่าแนวโน้มใดในโลกกว้าง

ในการแก้ไขภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้จะเป็นประโยชน์มากในการดึงข้อมูลเกี่ยวกับยุคอดีตทางธรณีวิทยา แต่จนถึงตอนนี้มันเป็นเรื่องยากที่จะทำเช่นนี้เนื่องจากไม่มีรายงานทั่วโลกที่ครอบคลุมอย่างละเอียดเกี่ยวกับชุมชนยุคโบราณ (อย่างแม่นยำมากยิ่งขึ้นเกี่ยวกับฟอสซิลคอมเพล็กซ์บนพื้นฐานของความเป็นไปได้ที่จะสร้างคุณสมบัติของชุมชนที่หายไปนาน ) ตอนนี้รายงานดังกล่าวก็เริ่มปรากฏขึ้น ฐานข้อมูลระหว่างประเทศฐานข้อมูล paleobiology (PBDB) ที่ใหญ่ที่สุดและมีรายละเอียดมากที่สุด จนถึงปัจจุบันมีการจัดเก็บเปอร์เซนต์ซากดึกดำบรรพ์จำนวนประมาณ 80,000 ชิ้น โดย "การสะสม" ใน PBDB หมายถึงแร่ธาตุที่ซับซ้อนที่พบได้ในที่เดียวและในชั้นธรณีวิทยา ในกรณีส่วนใหญ่การรวบรวมดังกล่าวเป็นตัวอย่างที่เป็นตัวแทนมากหรือน้อยจากชุมชน paleocommunity จริง (หรือจากหลายชุมชนที่มีอยู่ในภูมิภาคที่กำหนดสำหรับช่วงเวลาหนึ่งไม่ใหญ่เกินไปตามมาตรฐานทางธรณีวิทยา) ตามจำนวนเฉลี่ยของจำพวกในคอลเลกชันหนึ่งสามารถประมาณระดับของความหลากหลายของชุมชนโบราณ – แน่นอนมากประมาณกับการแก้ไขเพิ่มเติมและการจองและเฉพาะในกรณีที่มีข้อมูลเกี่ยวกับจำนวนมากของคอลเลกชัน

ความเสถียรของชุมชน paleo เป็นเรื่องยากที่จะวัดได้โดยตรง แต่คุณสามารถใช้พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับมันได้อย่างถูกต้องและถูกต้องตามบันทึกของฟอสซิล – ระยะเวลาของการดำรงอยู่ของสายพันธุ์หรือสิ่งมีชีวิตที่สร้างขึ้นในชุมชน paleo เหล่านี้ เห็นได้ชัดว่าการคลอดบุตรที่ถูกคุมขังไปยังชุมชนที่ยั่งยืนควรมีความเท่าเทียมกันในเรื่องของสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วและมักอาศัยอยู่ได้นานกว่าเมื่อเทียบกับแรงงานที่ไม่มั่นคง

การพิจารณาเหล่านี้เป็นพื้นฐานของการศึกษาผลของการตีพิมพ์ในวารสารฉบับล่าสุด paleobiology. งานนี้ทำโดยผู้เขียนเส้นนี้ เราใช้ข้อมูลจาก PBDB ในสัตว์ทะเลทุกชนิดของ Phanerozoic eon (542 ล้านปีที่ผ่านมาของประวัติศาสตร์โลก) เมื่อเปิดออกมีความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างระยะเวลา L ของการดำรงอยู่ของสกุลและความมั่งคั่งของชนเผ่าเฉลี่ยของคอลเลกชัน D ซึ่งมีตัวแทนของสกุลนี้กล่าวได้ว่าการเกิดที่อาศัยอยู่ในชุมชนที่ร่ำรวยและมีความหลากหลายมีอยู่นานกว่าการเกิดที่ จำกัด อยู่ในชุมชนที่ยากจน

มีความสัมพันธ์ทางบวกระหว่างอายุการใช้งานของสัตว์ทะเลชนิดฟอสซิล (L, อายุยืน) และความมั่งคั่งทั่วไปโดยทั่วไปของคอลเลกชันของบรรพชีวินวิทยาที่มีตัวแทนของสกุลเหล่านี้ (D, ความหลากหลาย) แต่ละจุดบนกราฟตรงกับสกุลหนึ่ง มาตราส่วนลอการิทึม มะเดื่อ จากบทความที่เป็นปัญหาpaleobiology

อย่างไรก็ตามมันไม่ได้เป็นครึ่งต่อสู้เพื่อหารูปแบบที่ต้องการในการศึกษาดังกล่าว แต่เพียงจุดเริ่มต้นของการทำงาน บทความส่วนใหญ่ต้องอุทิศเพื่อการพิจารณาคำอธิบายทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับการพึ่งพาที่พบ ความสัมพันธ์เชิงบวกไม่จำเป็นต้องหมายความว่ามีความสัมพันธ์เชิงสาเหตุระหว่างสองปริมาณ (นั่นคือในกรณีนี้ความหลากหลายสูงก่อให้เกิดความยั่งยืน) ความสัมพันธ์อาจเกิดจากปัจจัย "ภายนอก" ที่ส่งผลต่อ L และ D ในทางเดียวกัน

ตัวอย่างเช่นสมมติว่าใกล้เส้นศูนย์สูตรซึ่งชุมชนมีความหลากหลายมากขึ้นการคลอดบุตรจะตายน้อยกว่าในละติจูดสูงไม่ใช่เพราะอาศัยอยู่ในชุมชนที่หลากหลาย แต่เพียงเพราะสภาพภูมิอากาศที่อบอุ่นอาจลดโอกาสในการสูญพันธุ์ในการตรวจสอบนี้คอลเล็กชันจากโซนเวลาที่แตกต่างกันได้วิเคราะห์แยกกัน ปรากฎว่าภายในแต่ละโซน (ละ 10 องศาเซลเซียส) ความสัมพันธ์ทางบวกยังคงมีอยู่ ดังนั้นจึงไม่ใช่การไล่ระดับสีแบบละติจูด ในทำนองเดียวกันสมมติฐานอื่น ๆ ได้รับการทดสอบเกี่ยวกับอิทธิพลที่เป็นไปได้ของปัจจัยต่างๆรวมถึงการไล่ระดับสีลึก (ชุมชนน้ำลึกและตื้นพิจารณาแยกกัน) และระดับของการทำสีของหิน ในหินที่ถูกทำให้ดึกดำบรรพ์หินซากดึกดำบรรพ์จะถูกเก็บไว้ที่เลวร้ายยิ่งกว่าการหลวมและด้วยเหตุนี้การ lithification จึงสามารถลดทั้ง D และ L ได้ในเวลาเดียวกันจึงสร้างความสัมพันธ์เชิงบวกที่สังเกตได้ ผลปรากฏว่าแม้ว่าจะคำนึงถึงปัจจัยเหล่านี้แล้วก็ตามความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่าง L และ D ยังคงมีนัยสำคัญ

ท่ามกลางผลกระทบจาก "เวลา"เกี่ยวกับgo gradient ความจริงก็คือทั้งอายุขัยเฉลี่ยของจำพวกและความมั่งคั่งของชนเผ่าเฉลี่ยของชุมชนทางทะเลที่เพิ่มขึ้นในช่วง Phanerozoic โดยรวม การเติบโตแบบคู่ขนานนี้สามารถอธิบายความสัมพันธ์ที่ตรวจพบได้หรือไม่? เพื่อตรวจสอบนี้เราต้องพิจารณาแยกคอลเลกชัน, หมดเวลาในการแยกช่วงเวลา,รวมทั้งในช่วงที่ D และ L ไม่มีการเติบโต ความสัมพันธ์ยังคงอยู่กับการทดสอบนี้

การเจริญเติบโตของระยะเวลาเฉลี่ยของแรงงาน (L) ในช่วง Phanerozoic ไปตามแกนนอน – เวลาหนึ่งล้านปีจากจุดเริ่มต้นของ Phanerozoic (จาก 542 ล้านปีก่อนถึงปัจจุบัน) แกนแนวตั้ง – ระยะเวลาเฉลี่ยของการมีชีวิตอยู่ (ในล้านปี) ของทุกจำพวกที่มีอยู่ในเวลานั้น สำหรับจำพวกที่ยังไม่สูญพันธุ์ไปจนถึงทุกวันนี้ใช้ระยะเวลาที่คาดว่าจะได้รับการดำรงอยู่ของสัตว์ซึ่งคำนวณจากอัตราการสูญพันธุ์ที่รู้จักกันทั่วไปของสัตว์ทะเลชนิดหนึ่งในโคโซโนซิค (ในช่วง 65 Ma) อัตรานี้เป็นประมาณ 0.7% ของการเกิดในล้านปี มะเดื่อ จากบทความที่เป็นปัญหาpaleobiology

ผลการวิจัยพบว่าทั่วโลกผลกระทบของความหลากหลายต่อความยั่งยืนยังคงเป็นบวก นั่นคือการอาศัยอยู่ในชุมชนที่มีความหลากหลายสิ่งอื่น ๆ ที่เท่าเทียมกันจะช่วยลดโอกาสในการสูญพันธุ์ อย่างไรก็ตามความหลากหลายของชุมชนมีผลต่ออายุขัยเฉลี่ยของการคลอดบุตรไม่มากนัก เห็นได้จากค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ (correlation coefficient) ต่ำ ความสัมพันธ์พบว่าอ่อนแอแม้ว่าจะมีความสำคัญทางสถิติในระดับสูงมากแต่นี่เป็นที่คาดหวังเนื่องจากความหลากหลายของชุมชนไม่สามารถเป็นปัจจัยเดียว (หรือหลัก) ที่กำหนดว่าจะมีอยู่ในโลกนี้หรือไม่นานเท่าไร ช่วงชีวิตของสกุลขึ้นอยู่กับหลายสาเหตุขนาด D เป็นเพียงหนึ่งในนั้น นี่คือผลกระทบของการสูบบุหรี่ในช่วงชีวิตของคน: ความสัมพันธ์เป็นอย่างมากที่อ่อนแอ แต่ที่สำคัญมาก

การเจริญเติบโตของค่าเฉลี่ย D ระหว่าง Phanerozoic (สะท้อนถึงพลวัตของความมั่งคั่งของชนเผ่าของชุมชนทางทะเล) ในทางตรงกันข้ามกับ L ค่านี้เติบโตขึ้นตามขั้นตอน: ในช่วง D มีการเติบโตที่รวดเร็ว D มีการปรับโครงสร้างของชุมชนทางทะเลที่เกี่ยวข้องกับภาวะแทรกซ้อนรุนแรง การปรับโครงสร้างครั้งแรกเกิดขึ้นที่จุดสิ้นสุดของ Cambrian – จุดเริ่มต้นของ Ordovician (50-75 ล้านปีจากจุดเริ่มต้นของ Phanerozoic) จุดที่สองเมื่อสิ้นสุดของ Mesozoic – จุดเริ่มต้นของ Cenozoic (450-500 ล้านปี) เส้นหนา คำนวณสำหรับทุกสกุล บาง – สำหรับผู้ที่พบเฉพาะในหิน lithified (ฟอสซิล) มะเดื่อ จากบทความที่เป็นปัญหาpaleobiology

ผลที่ได้รับสอดคล้องกับรูปแบบการขยายความหลากหลายทางชีวภาพของความหลากหลายทางชีวภาพที่เคยเสนอไว้ก่อนหน้านี้ (ดู: ความหลากหลายทางชีวภาพเช่นประชากรเติบโตขึ้นตามการออพพัฝ่ายพืชและสัตว์ของทวีปจะมีวิวัฒนาการไปตามกฎหมายผ่อนชำระ)ลักษณะการผ่อนชำระของการเติบโตทางชีวภาพชี้ให้เห็นว่ากระบวนการนี้เป็นผลมาจากการตอบรับเชิงบวกที่ซับซ้อน กล่าวอีกนัยหนึ่งความหลากหลายที่มากขึ้นมีการสร้างข้อกำหนดเบื้องต้นเพิ่มเติมสำหรับการเติบโตที่รวดเร็วยิ่งขึ้น แน่นอนว่าการเติบโตที่เร่งตัวเองเช่นนี้ไม่สามารถดำเนินต่อไปได้เรื่อย ๆ ไม่ช้าก็เร็วแน่นอนว่าจะเริ่มชะลอตัวลงเนื่องจากเริ่มเกิดขึ้นกับประชากรโลกในทศวรรษที่ 1960

อย่างน้อยสองกลไกการตอบรับเชิงบวกเป็นไปได้ในวิวัฒนาการของความหลากหลายทางชีวภาพซึ่งสามารถอธิบายการเจริญเติบโตของไฮเปอร์โบลิกได้ ครั้งแรกของพวกเขาได้รับการทดสอบในงานนี้และได้รับการยืนยัน: การเจริญเติบโตของความหลากหลายของชุมชนนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความมั่นคงของพวกเขาและนี้ในการเปิดนำไปสู่การลดลงของอัตราการสูญพันธุ์ของจำพวก เป็นผลให้จำนวนการเกิดมีการเติบโตเร็วขึ้น กลไกที่สองขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าสายพันธุ์ใหม่สามารถสร้างช่องสำหรับ "ยุคใหม่" ของสายพันธุ์ใหม่ (ดู: Chain Reaction of Speciation, Elements, February 11, 2009) ดังนั้นภายใต้เงื่อนไขบางประการการเติบโตของความหลากหลายของชุมชนจึงสามารถเพิ่มความน่าจะเป็นของสายพันธุ์ใหม่ในชุมชนนี้ได้นอกจากนี้ยังสามารถประเมินประสิทธิภาพของกลไกนี้ได้จากข้อมูลของ PBDB ซึ่งขณะนี้เรากำลังพยายามทำกับเพื่อนร่วมงานของเรา

ที่มา: Alexander V. Markov ความหลากหลายของ Alpha Phanerozoic marine communities มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับอายุยืนของสิ่งมีชีวิต (ข้อความเต็มรูปแบบ – PDF, 725 Kb) // paleobiology. พ. ศ. 35. พ. 231-250

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: