Odziv antičnega ekosistema na množično izumrtje velikega petja: genialno modeliranje kaže, da je stabilnost antičnih ekosistemov odvisna od vrst z pomembno, veliko sliko vlog v živilskem spletu | 2020

Vsebina:

Anonim

"Vitalni namigi" v globokem času

"Trenutno ni pravega precedensa za to, kar se dogaja z našim planetom," pravi Roopnarine, ki je avtorica študije z dr. Kennethom Angielczykom iz muzeja Field of Chicago. "Ne moremo pogledati v novejšo zgodovino in najti poseben koktajl pospešenih podnebnih sprememb, uničenje habitatov in globalno izumrtje. Lahko pa preučimo primere skrajnih kriz v fosilnih zapisih - gledamo daleč nazaj v čas, da bi rekonstruirali kaj in kako so se odzvali ekosistemi. "

Kot kurator geologije je Roopnarine navajen razmišljanja v "globokem času" - geološko sklicevanje na obsežen, večmilijonski časovni okvir, ki ga nekateri znanstveniki uporabljajo za razkritje skrivnosti predčloveškega obstoja Zemlje. V preteklih izumrtjih in podnebnih motnjah morda primanjkuje človeških dejavnikov, ki vodijo današnje pojave, vendar Roopnarine pravi, da ta obdobja "vsebujejo bistvene sledi" o tem, kako se naravne skupnosti odzivajo na krize in obnavljajo.

"Izziv pri raziskovanju izumrtij, ki so se zgodili pred več kot 200 milijoni let, je, da ni dovolj fosilnih ali drugih geoloških dokazov, ki bi ustvarili popolnoma popoln ekosistem," pravi Roopnarine. "To je precej podobno poznavanju dolgega, zapletenega eksperimenta - množičnega izumrtja -, vendar nihče ni zapisoval zapiskov. Tukaj pride rekonstrukcija in modeliranje."

Modeliranje starodavnih izumrtij

Roopnarine in Angielczyk sta se zanimala za dejavnike, ki so spodbujali ali ovirali stabilnost, medtem ko so se te starodavne južnoafriške skupnosti soočale z velikimi motnjami. Spraševali so se, ali imajo vloge, ki jih ima vsaka vrsta v širšem ekosistemu, večji vpliv na stabilnost kot vrstno bogastvo - število različnih vrst v sistemu - ter število in moč interakcij med vrstami. Znanstveniki so se odločili uporabiti pametno obliko matematičnega modeliranja, da bi spoznali pomen teh spremenljivk v (včasih pikčastih) fosilnih hranilnicah.

"Težko je primerjati prehrambene mreže v tako ogromnem časovnem okviru - še posebej, če obstajajo vrzeli v fosilnih zapisih," pravi Roopnarine. "Za vsako časovno rezino smo uporabili" pravi "ekosistem pred izumrtjem, poln vrst, za katere vemo, da so obstajale, da bi pomagale ustvariti več nadomestnih modelov prehrambenih mrež za isto mesto in čas. spremembe vlog, ki jih je igrala vsaka žival, in povezave med plenilci in njihovim plenom. "

Po ustvarjanju več nadomestnih prehrambenih mrež za vsako pomembno obdobje so znanstveniki preučili vsakega, da bi videli, kako stabilni so bili. Rezultati so bili presenetljivi.

"Videli smo, da je resnična skupnost po vznemirjanju skupnosti pred izumrtjem in vseh njenih alternativnih modelov vedno postala najbolj stabilna," pravi Roopnarine. "Ker smo ohranili stalno bogastvo vrst, vemo, da so ekološke vloge vsake vrste - delovna mesta v prehranski mreži - ključni dejavniki, ki vplivajo na stabilnost velike slike. Neverjetno je, da so nekateri od teh ekosistemov ostali relativno stabilni kljub velikim biotske raznovrstnosti. "

"Slab čas za podgano"

Poleg očitne odsotnosti človeškega vpliva, so množično izumrtje med permom še vedno izgledalo precej drugače kot ekološki preobrat, ki ga danes vidimo na Zemlji. Sodobna prizadevanja za ohranjanje se osredotočajo na velike živali - kot so tigri, sloni in volkovi - in na najbolj nevarne plenilce, medtem ko Roopnarine in Angielczyk kažejo, da so bili majhni amniotiki (plazilci in sorodniki starih sesalcev) najbolj ranljivi v zgodnji fazi to dolgo obdobje izumrtja.

"Presenetljivo je, da so bile majhne amniotes prvotno najbolj ogrožene vrste," pravi Roopnarine. "To se ne ujema z zemeljskimi izumrtji, ki jih vidimo danes, vendar je smiselno, če pomislimo, kako drugačna Zemlja skrbi za toliko časa in sprememb."

"Hočem reči," dodaja Roopnarine, "da je bil slab čas za podgane. Mislimo, da lahko zdaj preživi karkoli, toda med permom in triasom so njihovi stari bratranci igrali nesrečno vlogo v širši skupnosti. Hranilne mreže v tem času bi lahko ostale stabilne, če bi prevladovale velike amniote in manjkale manjše, vendar ne obratno, čeprav so bile posamezne uspešne, manjše vrste skupaj niso mogle podpirati zelo stabilnih skupnosti. ena sama zadeva je manj kot kakovost celotnega gospodarstva. "

Prehranske mreže kot orodja za ohranjanje

Vsaka linija v zapleteni spletni hrani predstavlja močne interakcije ekosistemov in izmenjavo energije. Namigi iz preteklih sistemov, ki so se vrnili ali pa so propadli zaradi nesreč, so znanstveniki, ki sodelujejo v prihodnosti spreminjajočega se naravnega sveta. Rezultati te študije so nujen poziv za večjo osredotočenost na sodobne prehrambene mreže - področje raziskav, ki ga Roopnarine pravi, da potrebuje več pozornosti v času izjemnega okoljskega stresa.

"Razumeti moramo odnose med vrstami, ki jih vodimo do izumrtja, in vloge, ki jih imajo pri stabilnosti ekosistemov," pravi Roopnarine. "Vemo, da je propad atlantske trske povzročil opustošenje morskih ekosistemov, vendar vemo zelo malo o tem, kako se ekološke vrste večine vrst nanašajo na stabilnost. Lahko je presenetljivo, katere vrste pomagajo obdržati ekosisteme skupaj. Potrebujemo več podatkov za moderno okolje. . "

Roopnarine pravi, da so muzejske zbirke, vključno s skoraj 46 milijoni primerkov Akademije, močna orodja v tekmi, da bi razumeli, kaj pomaga okolju ostati stabilno. Ko se uporabljajo za znanstvene vzorce, nove tehnologije in napredne tehnike pomagajo pri odkrivanju kompleksnih odnosov, ki so značilni za bioraznovrstne in ogrožene regije po vsem svetu.