Jūrų plėšrūnų augimas pakeitė vandenynų gyvenimą staigaus masinio išnykimo mastu

Evoliucinės jūros gyvūnų kovos tarp jūrų gyvūnų peržiūrėjo vandenynų ekosistemas mastais, panašiais į masinį išnykimą, kurį sukėlė pasaulinės nelaimės, rodo naujas tyrimas.

Švedijos Umeo universiteto ir Floridos gamtos istorijos muziejaus mokslininkai, panaudodami paleontologines duomenų bazes, sukūrė pastarųjų 500 milijonų metų jūrų gyvūnijos istorijos kelių kompiuterių modelį. Jų iškastinio kuro analizė atspindėjo svarbų paleontologo J. Johno Sepkoski 1981 m. Tyrimą – su vienu svarbiu skirtumu.

Prieš maždaug 490 ir 250 milijonų metų atliktas novatoriškas Sepkoski statistikos darbas parodė staigius jūrų biologinės įvairovės pokyčius, atitinkančius du masinio išnykimo įvykius. Šie įvykiai jūrų gyvenimą suskirstė į tai, ką jis pavadino „trimis dideliais evoliuciniais faunais“, kuriuose kiekviename vyrauja unikalus gyvūnų rinkinys.

Tačiau naujasis modelis atskleidžia ketvirtą.

Įnirtinga kova dėl išlikimo, vykusi tarp plėšrūnų ir jų grobio maždaug prieš 250–66 milijonus metų, galbūt buvo tokia pat galinga jėga, kuri pertvarkė vandenynų įvairovę į tai, ką matome šiandien. Šis trečias pagrindinis perėjimas buvo daug sklandesnis nei jo pirmtakai, ir jį paskatino organizmai, o ne išoriniai procesai.

Vandenyno gyvenimo istorija

Didelis 1981 m. Tyrimas vandenynų gyvenimo istoriją suskirstė į tris hierarchijas, kiekvienu laikotarpiu jūrą valdant tam tikriems gyvūnams. Du masiniai išnykimai atvėrė kelią naujų grupių klestėjimui ir dominavimui. Tačiau naujas tyrimas pateikia įrodymų, kad plėšrūnų atsiradimas buvo toks pat galingas perėjimas, dėl kurio atsirado ketvirtoji jūrų gyvybės hierarchija. Autorius: Jeffas Gage’as / Gamtos istorijos muziejus Floridoje

„Mes sužinojome, kad ne visi pagrindiniai gyvūnų gyvenimo pokyčiai yra susiję su masinio išnykimo įvykiais“, – teigė pagrindinis tyrimo autorius Alexis Rojas, įgijęs daktaro laipsnį. prie Floridos universitetas. Dabar Rojasas yra Umeo universiteto tarpdisciplininiams tyrimams skirto centro „Integrated Science Lab“ podoktorantas.

Daugelis mokslininkų jau seniai tiki, kad išoriniai veiksniai, tokie kaip vulkaninis aktyvumas, asteroidų poveikis ar klimato kaita, yra pagrindiniai Žemės biosferos pokyčių veiksniai, sakė bendraautorius Michalas Kowalewskis, Rojasas ir Floridos daktaro patarėjas. Pasak Thompsono muziejaus. Bestuburių paleontologijos prezidentas.

„Iškastiniai įrašai byloja, kad vieni svarbiausių perėjimų gyvenimo istorijoje buvo staigūs išorinių veiksnių sukelti pokyčiai. Tačiau šis tyrimas rodo, kad kai kurie pagrindiniai perėjimai buvo laipsniškesni ir galbūt nulemti biologinės organizmų sąveikos “, – sakė jis.

Plėšrūnų gausėjimas masinio išnykimo mastu pakeitė vandenynų gyvenimą

Maždaug prieš 150 milijonų metų jūriniai plėšrūnai, tokie kaip žuvys, sraigės ir vėžiagyviai, greitai įvairavo ir dominavo jūroje. Jų grobis pritaikomas slapstantis, tapus mobilesniu ar tobulinant išorinę gynybą. Šis reiškinys, žinomas kaip mezozojaus jūrų revoliucija, sukūrė vandenyno gyvybę, kurią matome šiandien, ir tikriausiai buvo toks pat galingas kaip staigūs masiniai išnykimai, kad iš naujo apibrėžtų, kas kur gyvena. Autorius: Jeffas Gage’as / Gamtos istorijos muziejus Floridoje

Viena iš priežasčių, kodėl Sepkoskio darbai buvo tokie revoliucingi, buvo ta, kad jis vadovavosi matematiniu požiūriu į praktinę problemą: iškastiniai įrašai yra per dideli ir sudėtingi, kad vienas žmogus galėtų atskirti gyvenimo gyvenimo modelį vienas žiūrėdamas į kopijas.

„Kai jo komponentai nagrinėjami atskirai arba mažomis grupėmis, jų formos, funkcijos, sąveikos ir istorijos sudėtingumas atrodo didžiulis ir beveik begalinis“, – rašo jis savo 1981 m.

Jis teigė, kad šie komponentai yra suskirstyti į sistemų hierarchiją, atsižvelgiant į išsamesnį vaizdą. Remdamasis Sepkoski modeliu, 500 milijonų jūrų gyvenimo metų buvo suskirstytas į tris pagrindines dinastijas, kurias kiekvieną skyrė masinis išnykimas, kuris atvėrė kelią naujų grupių klestėjimui ir dominavimui. Valdžius trilobitams, į midijas panašūs gyvūnai, žinomi kaip brachiopodai, ir tam tikri senovės koralai bei amonitai tapo ryškūs. Po pražūtingo galutinio Permės išnykimo, kartais vadinamo „didžiuoju mirštančiuoju“, juos savo ruožtu pakeitė sraigės, midijos, vėžiagyviai, šiuolaikiniai koralai ir įvairios kaulinių žuvų rūšys.

Iškastinis trilobitas

Ankstyvieji nariuotakojai, žinomi kaip trilobitai, dabar yra išnykę ir atsirado mažiausiai prieš 520 milijonų metų ir egzistavo beveik 300 milijonų metų. Jie dingo per masinį išnykimo įvykį, kuris buvo Permės pabaiga maždaug prieš 250 milijonų metų – tai didžiausias žinomas išnykimas Žemės istorijoje. Autorius: Jeffo Gage’o Floridos muziejaus nuotrauka

Sepkoski hipotezė iš esmės pakeitė mokslininkų požiūrį į gyvenimo istoriją, sakė Kowalewskis. Tai suteikia organizuotą būdą suprasti jūrų ekosistemų istoriją – visaapimančią istoriją ir siužeto vingius.

Tačiau kai žinios apie iškastinius išteklius didėja, didėja ir Sepkoski dilema, kaip analizuoti tokią išsamią ir sudėtingą informaciją, sakė Kowalewskis.

„Kadangi dabar yra dokumentuota milijonai iškastinių mėginių, mūsų smegenims tiesiog nėra jokio perspektyvaus būdo apdoroti tokius didžiulius paleontologinių duomenų archyvus“, – sakė jis. Laimei, analizės metodai yra nuolat tobulinami, suteikiant mums geresnių būdų, kaip išgauti ir ištirti informaciją, paslėptą šiuose itin sudėtinguose duomenyse.

„Rojas“ šį iššūkį įveikė naudodamas naujausius duomenų modeliavimo pasiekimus. Jis buvo ypač suinteresuotas naudoti sudėtingus tinklo įrankius, kad būtų sukurta geresnė iškastinio kuro versija. Skirtingai nuo kitų paleobiologijos metodų, sudėtingi tinklai naudoja susietą mazgų, vaizduojančių fizinius ir abstrakčius kintamuosius, struktūrą tam, kad atskleistų pagrindinius tam tikros sistemos modelius. Tinklo metodai gali būti taikomi socialiniams reiškiniams, pavyzdžiui, norint parodyti „Facebook“ vartotojo sąveikos su draugais sistemoje modelius, tačiau jie taip pat gali būti taikomi sudėtingoms natūralioms sistemoms. Kaip ir Sepkoski, Rojas yra klasikinio išsilavinimo paleontologas, ieškantis naujos perspektyvos iškastinio kuro srityje.

Auksinės linijos Brachiopod

Auksinės linijos ant šio brachiopodo, panašaus į midijas, yra pirito nuosėdos. Kai plačiai paplitę, brachiopodai susideda iš savo unikalaus prieglobsčio ir egzistuoja iki šiol. Jie valdė jūrą, kol moliuskai dominavo. Autorius: Jeffo Gage’o Floridos muziejaus nuotrauka

„Yra daugybė procesų, vykstančių vienu metu skirtingais mastais: jūsų vietovėje, jūsų šalyje ir visoje planetoje. Dabar įsivaizduokite, kokie procesai vyksta per vieną dieną, vienerius metus ar 500 metų. „Tai, ką mes darome, yra bandyti suprasti visus šiuos dalykus laikui bėgant“, – sakė jis.

Paprastą tinklą gali sudaryti vienas sluoksnis – visi įrašai apie gyvūnų gyvenimą ir jų gyvenamąją vietą. Tačiau Rojaus ir jo kolegų tinkle yra skirtingi laiko intervalai kaip atskiri sluoksniai – šios savybės trūksta ankstesniuose makroevoliucijos tyrimuose. Rezultatas yra tai, ką Rojas apibūdino kaip naują, abstrakčių iškastinių įrašų priedą, papildantį fizinių iškastų įrašus, kuriuos reprezentuoja muziejaus kolekcijų egzemplioriai.

Amonitų fosilijų grupė

Po mirties amonitai paprastai plūduriuos dėl įstrigusių dujų lukštuose. Surinkti vandenyno srovių, jie reguliariai plaunasi ir kaupiasi grupėmis, kaip ši masė Deshayesites deshayesi. Autorius: Jeffo Gage’o Floridos muziejaus nuotrauka

„Tai yra svarbu, nes kyla mūsų užduodami klausimai, procesai, kuriuos mes studijuojame skirtingais laiko ir erdvės mastais“, – sakė Rojas. „Žengėme kelis žingsnius atgal, kad galėtume peržiūrėti visą iškastinį įrašą. Tai darydami galime ištirti įvairiausius klausimus. “

Pagalvokite apie tai kaip apie naršymą „Google Earth“, kuris atstovavo vandenynams per pastaruosius 500 milijonų metų. Kada ir kur eitum?

„Mūsų interaktyvus jūrų gyvenimo žemėlapis rodo mažesnes gyvūnų grupes ir jų sąveiką kiekvienoje evoliucijos faunoje“, – sakė Rojas. „Pagrindiniame lygyje šis žemėlapis rodo vandenyno regionus su konkrečiais gyvūnais. Mūsų tyrimo pagrindiniai elementai yra patys atskiri gyvūnai. “

Šis sudėtingas tinklas parodo, ko Sepkoski modelis negalėjo užfiksuoti: laipsniškas perėjimas vandenyno gyvenime sutampa su Mezozojaus Jūrų revoliucija, prasidėjusi maždaug prieš 150 milijonų metų. Šią revoliuciją, pirmą kartą prisiimtą aštuntajame dešimtmetyje, sukelia spartus jūrinių plėšrūnų, tokių kaip kaulinės žuvys, vėžiagyviai ir sraigės, skaičius, kurie nuo to laiko dominuoja vandenynuose. Jų pasiskirstymas pajudino grobį, kad taptų mobilesnis, pasislėptų po jūros dugnu ar pagerintų gynybą, sutirštindamas šarvus, vystydamas stuburus ar pagerindamas gebėjimą atkurti kūno dalis.

Daugialypis vaizdas „Marine Life“

Kur Sepkoskio modelis parodė tris pagrindines jūrų gyvenimo grupes arba evoliucinę fauną, šis tyrimas rodo keturias, trečią ir naujausią grupę padalijus į dvi. Šį paskutinį perėjimą greičiausiai lemia patys organizmai, o ne išoriniai procesai. Kreditas: pav. Alexis Rojas

Sepkoskis žinojo apie mezozojaus jūrų revoliuciją, tačiau jo modelis, apribotas tuo metu turimais metodais ir duomenimis, negalėjo apibrėžti vandenynų ekosistemų prieš ir po šio laipsniško perėjimo. Rojaus ir jo kolegų tyrimas rodo, kad tiek fiziniai, tiek biologiniai procesai vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant jūros gyvybę aukščiausiu lygiu.

„Mes sujungiame dvi hipotezes – mezozojaus jūrų revoliuciją ir tris dideles evoliucines faunas į vieną istoriją“, – sakė Rojas. „Vietoj trijų gyvenimo etapų modelis rodo keturis“.

Nuoroda: 2021 m. Kovo 8 d. Alexis Rojasas, Joaquinas Calatayudas, Michałas Kowalewskis, Magnusas Neumanas ir Martinas Rosvallas iš daugelio mastelių atlikto Phanerozoic fosilijų tyrimo vaizdo atskleidžia tris svarbiausius biotinius pokyčius. Bendravimo biologija.
DOI: 10.1038 / s42003-021-01805-m

Joaquinas Calatayudas, Magnusas Neumanas ir Martinas Rosvallas iš Umeo universiteto taip pat buvo tyrimo bendraautoriai.

Komanda turi savo rezultatus Bendravimo biologija.

Tyrimą rėmė Olle Engkvist Byggmästare fondas, Carl Trygger fondas ir Švedijos tyrimų taryba.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasiutligė neužkrėstų smegenų, tačiau vis tiek kenčia nuo stiprių nervų pažeidimų.

Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo takų simptomais, Virusas, sukeliantis COVID 19Vargu ar jis bus tiesiogiai perduodamas į smegenis, tačiau vis tiek gali sukelti sisteminę...

Mokslas yra paprastas. Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Nuo JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 21 d Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija DOE naudoja pažangią aušinimo sistemą - uolekčių, kad kvantinių kompiuterių širdis būtų pakankamai...

Kaip paukštis kvėpuoja geriau? Tyrėjų išvados

Apytikslis „apvalios viščiuko“ su paukščio plaučiais skaičius parodė, kad įkvėpus oro judėjimas pirmyn ir atgal. Kaip iškvėpimai (mėlynos rodyklės) ir iškvėpimai (raudoni) sukelia...

Kalnų gorilos gali naudoti krūtinę, kad perduotų informaciją apie save

Vyriškos gorilos krūtis muša. Autoriai: Jordi Galbany / Diano Fossey Gorilla fondas Skrynios, nukentėjusios nuo kalnų gorilų, kurios greitai muša krūtinę rankomis, kad skambėtų...

Paprastas mokslas: kas yra biokuras?

Parengta JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 20 d Mokslininkai fermentavo mieles, kad iš augalų cukrus virstų biodyzelinu. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Stephanopoulos Lab Saulės, vėjo ir...

Newsletter

Subscribe to stay updated.