تحقیقات اخیر پیوند قابل توجهی بین فعالیت‌های زمین‌شناسی زمین، مانند تکتونیک صفحات و حرکت رودخانه‌ها، و تکامل تنوع زیستی را نشان می‌دهد و دیدگاهی جامع از چگونگی تأثیرپذیری حیات در طی 500 میلیون سال توسط تکامل فیزیکی زمین ارائه می‌دهد.
تحقیقات اخیر ارتباط شگفت انگیزی را با چگونگی تکامل زندگی در بیش از 500 میلیون سال نشان داده است.
تحقیقات جدیدی که اخیرا در نشریه منتشر شده است، حرکت رودخانه‌ها، کوه‌ها، اقیانوس‌ها و مواد مغذی رسوبی در مقیاس‌های زمانی زمین‌شناسی، محرک‌های اصلی تنوع زیستی زمین هستند. طبیعت آشکار می کند. این تحقیق همچنین نشان می‌دهد که تنوع زیستی با سرعتی شبیه به تکتونیک صفحه‌ای در حال تکامل است، فرآیندهای زمین‌شناسی کندی که قاره‌ها، کوه‌ها و اقیانوس‌ها را شکل می‌دهند.
دکتر تریستان سیلز، سرپرست تیم تحقیق از دانشکده علوم زمین، گفت: «این نرخی به طور غیرقابل مقایسه کندتر از نرخ فعلی انقراض ناشی از فعالیت های انسانی است.
این تحقیق به بیش از 500 میلیون سال از تاریخ زمین تا دوره بلافاصله پس از انفجار کامبرین که حیات اصلی را ایجاد کرد، می پردازد. انواع انواع زندگی مدرن
رودخانه ها: سیستم گردش خون زمین
دکتر سیلز گفت: «سطح زمین پوست زنده سیاره ماست. در طول زمان زمین شناسی، این سطح با رودخانه هایی توسعه یافت که چشم انداز را به یک محدوده زیست محیطی متنوع از زیستگاه ها تقسیم کردند.
با این حال، این رودخانه ها نه تنها دره ها را تراشیده و دره ها را تشکیل می دهند، بلکه نقش سیستم گردش خون زمین را به عنوان مجرای اصلی برای انتقال مواد مغذی و رسوبات از منابع (کوه ها) به غرق ها (اقیانوس ها) ایفا می کنند. دکتر سیلز گفت: اگرچه علم مدرن درک روزافزونی از تنوع زیستی جهانی دارد، اما ما تمایل داریم آن را از دریچه تخصص محدود ببینیم. “مثل این است که فقط از یک پنجره به داخل خانه نگاه کنیم و فکر کنیم که معماری آن را درک می کنیم. مدل ما سیستم های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را در طول نیم میلیارد سال در پنج میلیون برش با وضوح پنج کیلومتری به هم پیوند می دهد. این درک بی‌سابقه‌ای از آنچه باعث شکل‌گیری و زمان‌بندی تنوع گونه‌ها شده است، ارائه می‌کند.”
جریان رسوب به اقیانوس ها و تنوع خانواده های جانوران دریایی در طول 540 میلیون سال گذشته. ضریب پیرسون 0.88 نشان دهنده همبستگی مثبت قوی بین دو متغیر است. انفجار کامبرین و رویداد بزرگ تنوع زیستی اردویسین (GOBE) و همچنین رویدادهای انقراض جمعی پنج بزرگ نشان داده شده است. سانتی متر، کامبرین؛ ای اردویسین; اس، سیلورین; دی، دونین; کربوهیدرات ها، کربن؛ پ، پرمین; Tr، Triassic; ج، ژوراسیک؛ K، کرتاسه; Pg، Paleogene; نگ، نئوژن. اعتبار: طبیعت
کشف در سال 1994 از باستان گونه کاج Wollemi در دره‌ای منزوی در کوه‌های آبی در غرب سیدنی به ما بینشی درباره نقش کل‌نگر که آب‌وهوا، زمین‌شناسی، هیدرولوژی، اقلیم و ژنتیک در تنوع زیستی و بقای گونه‌ها دارند، می‌دهد.
نگاهی تاریخی به مناظر و زندگی
این ایده که مناظر در مسیر زندگی روی زمین نقش دارند را می توان به طبیعت شناس و محقق آلمانی الکساندر فون هومبولت ردیابی کرد. کار او الهام بخش چارلز داروین و آلفرد والاس بود که اولین کسانی بودند که متوجه شدند مرزهای گونه های جانوری با ناپیوستگی ها و شیب ها در چشم انداز مطابقت دارد.
دکتر تریستان سیلز در دفتر خود در دانشکده علوم زمین در دانشگاه سیدنی. اعتبار: Stephanie Zingsheim/دانشگاه سیدنی
نزدیک به 200 سال پیش، درک ما از چگونگی جمع آوری تنوع حیات دریایی و زمینی در 540 میلیون سال گذشته هنوز در حال ظهور است. دانشگاه سیدنی دانشجوی دکترا بئاتریس هادلر بوگیانی گفت.
«الگوهای تنوع زیستی به خوبی از مطالعات فسیلی و ژنتیکی شناسایی شده است. با این حال، بسیاری از جنبه‌های این تکامل، مانند فاصله ۱۰۰ میلیون ساله بین گسترش گیاهان در قاره‌ها و تنوع سریع حیات دریایی، مرموز باقی مانده‌اند.
نظریه یکپارچه تنوع زیستی
در تحقیقات نوآورانه، تیمی از دانشمندان – از دانشگاه سیدنیISterre در سازمان تحقیقات دولتی فرانسه CNRS و دانشگاه گرنوبل آلپ در فرانسه – نظریه واحدی را ارائه کرد که تکامل حیات در قلمروهای دریایی و زمینی را به پالس‌های رسوب کنترل شده توسط مناظر گذشته مرتبط می‌کند.
دکتر لورن هیوسون از دانشگاه گرنوبل آلپ گفت: از آنجایی که تکامل سطح زمین توسط تعامل بین ژئوسفر و جو تعیین می شود، برهمکنش های تجمعی آنها را ثبت می کند و بنابراین باید زمینه را برای تکامل تنوع زیستی فراهم کند.
به جای اینکه به طور مستقل به تکه های جدا شده از پازل زیست محیطی نگاه کنند، این تیم مدلی را توسعه دادند که آنها را ترکیب کرده و اثر ترکیبی این نیروها را با وضوح بالا شبیه سازی کرد.
پانل بالایی شارهای رسوبی بازسازی شده به اقیانوس ها را در برابر تنوع جانوران دریایی نشان می دهد. پانل پایینی پوشش رسوبی را در مناطق قاره ای در مقابل نشان می دهد روند بلندمدت در تنوع گیاهی زمین. اعتبار: دکتر تریستان سیلز/دانشگاه سیدنی
دکتر سیلز گفت: با کالیبره کردن این حافظه فیزیکی حک شده در پوست زمین با ژنتیک، فسیل، آب و هوا، هیدرولوژی و تکتونیک بود که فرضیه خود را بررسی کردیم.
با استفاده از کدهای علمی منبع باز منتشر شده توسط تیم در علوم پایه در ماه مارس، شبیه‌سازی دقیق با استفاده از اطلاعات به‌روز در مورد ارتفاعات چشم‌انداز، نرخ فرسایش، سرچشمه رودخانه‌ها و انتقال رسوب زمین‌شناسی (معروف به شار رسوب) کالیبره شد.
مقایسه پیش بینی ها و داده های دیرینه شناسی
این به تیم اجازه داد تا پیش‌بینی‌های 500 میلیون ساله خود را با استفاده از ترکیبی از پروکسی‌های ژئوشیمیایی و آزمایش بازسازی‌های مختلف زمین ساختی و اقلیمی ارزیابی کنند. زمین شناسان سپس پالس های رسوبی پیش بینی شده را با تکامل حیات در هر دو حوزه دریایی و زمینی، که از مجموعه ای از داده های دیرینه شناسی به دست آمده بود، مقایسه کردند.
مانون دانشجوی دکترا از دانشگاه گرنوبل لرری، گفت: «ما به طور مختصر اشکال زمین را در دوران فانوزوئیک، که 540 میلیون سال پیش آغاز شد، بازسازی کردیم و به همبستگی بین شبکه‌های رودخانه در حال تکامل، انتقال رسوب و توزیع شناخته شده خانواده‌های دریایی و گیاهی نگاه کردیم. گفت.
هنگام مقایسه شار رسوب اقیانوسی پیش بینی شده با تنوع زیستی دریایی، تجزیه و تحلیل یک همبستگی قوی و مثبت را نشان می دهد.
در خشکی، نویسندگان مدلی را طراحی می‌کنند که پوشش رسوبی و تنوع چشم‌انداز را ادغام می‌کند تا ظرفیت منظره برای میزبانی از گونه‌های مختلف را توصیف کند. در اینجا دوباره، آنها پیوند قابل توجهی بین جایگزینی آنها و تنوع گیاهان در 450 میلیون سال گذشته پیدا کردند.
در رمان 1864 خود سفر به مرکز زمینژول ورن این را به شخصیت داستانی خود، پروفسور اتو لیدنبروک نسبت می دهد: «حیات حیوانی تنها در دوره ثانویه روی زمین وجود داشت، زمانی که رسوبی از خاک توسط رودخانه ها ته نشین شد و جای سنگ های رشته ای دوره اولیه را گرفت.
دکتر سیلز گفت: «این مشاهدات پروفسور لیدنبروک از برادرزاده‌اش اکسل با فرضیه ما کاملاً مطابقت دارد. بنابراین جای تعجب نیست که ژول ورن تا حد زیادی از آثار هومبولت الهام گرفته است.
مرجع: “دینامیک منظر و تنوع فانوزوئیک بیوسفر” توسط تریستان سیلز، لورن هیسون، مانون لرسی و بئاتریس هادلر بوگیانی، 29 نوامبر 2023، طبیعت.
DOI: 10.1038/s41586-023-06777-z
این تحقیق با منابع زیرساخت محاسباتی ملی با حمایت دولت استرالیا و Artemis HPC با پشتیبانی دانشگاه سیدنی انجام شد. این مطالعه توسط شورای تحقیقات استرالیا تامین مالی شد.
