Wzorce wymierania i wschodów zmieniają się po masowych wymieraniach

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda odkryli zaskakujący schemat tego, jak życie powraca po katastrofie. Badanie zostało opublikowane 6 października w Postępowanie Towarzystwa Królewskiego B Pokazuje, że zwykłe zasady ewolucji rozmiarów ciała zmieniają się nie tylko podczas masowego wymierania, ale także podczas późniejszej regeneracji.

od lat osiemdziesiątych, biolodzy ewolucyjni Dyskutowaliśmy, czy masowe wymieranie i późniejsze odrodzenie intensyfikują kryteria selekcji dla normalnych czasów – czy też fundamentalnie zmieniają zestaw cech charakteryzujących grupy gatunków do zniszczenia. Nowe badanie znalazło dowody na to ostatnie w kompleksowej analizie skamielin morskich z większości ostatnich pół miliarda lat.

Autorzy pisali o tym, czy i jak dynamika ewolucyjna zmienia się w wyniku globalnej zagłady i mają „głębokie implikacje nie tylko dla zrozumienia początków współczesnej biosfery, ale także dla przewidywania konsekwencji obecnego kryzysu bioróżnorodności”.

„Wreszcie chcemy móc przyjrzeć się zapis kopalny „I używaj ich do przewidywania, co wyginie, a co ważniejsze, co wróci” – powiedział główny autor Pedro Monares, badacz ze Stanford School of Earth, Energy and Environmental Sciences (Stanford Earth). Kiedy przyjrzymy się bliżej 485 milionom lat wymierania i odradzania się oceanów na świecie, wydaje się, że istnieje wzorzec w tym, co powraca w oparciu o rozmiar W niektórych grupach.

Odbudować mniejsze?

Badanie opiera się na Najnowsze badania Stanforda kto na niego spojrzał? ciało rozmiar i wygaśnięcie Wśród niebezpieczeństw zwierzęta morskie W zgrupowaniach znanych jako rodzaje, jeden poziom klasyfikacji znajduje się powyżej gatunków. Badanie to wykazało, że przeciętnie mniejsze rodzaje są tak samo lub bardziej prawdopodobne, że wyginą, jak ich więksi krewni.

Nowe badanie wykazało, że ten wzór był prawdziwy dla 10 klas zwierząt morskich przez długi czas między masowymi wymieraniami. Jednak masowe wymieranie wstrząsa regułami w nieprzewidywalny sposób, z ryzykiem wyginięcia mniejszych gatunków w niektórych grupach i utraty większych w innych.

Wyniki pokazują, że mniejsze rodzaje z klasy znanej jako liliowce – czasami nazywane liliami morskimi lub monetami fantasy – były bardziej narażone na eksterminację podczas masowe wymieranie wydarzenia. W przeciwieństwie do tego, w okresach „tła” nie wykazano żadnych wykrywalnych różnic wielkości między ofiarami a ocalałymi. Wśród trylobitów, odmiany blisko spokrewnionej ze współczesnymi krabami podkowcami, szanse na wyginięcie bardzo nieznacznie spadły wraz z wielkością ciała w okresach tła – ale wzrosły około ośmiokrotnie z każdym podwajaniem długości ciała podczas masowych wymierań.

Kiedy spojrzeli poza rasy morskie, które zginęły, aby rozważyć, które z nich były pierwsze, autorzy odkryli bardziej dramatyczną zmianę wzorców rozmiarów ciała przed i po wyginięciu. W czasach tła nowo rozwinięte rasy wydają się być nieco większe niż te, które pojawiły się wcześniej. Podczas powrotu do zdrowia po masowym wymieraniu wzorzec się odwraca i w większości klas inicjatorzy są coraz bardziej młodzi w porównaniu z gatunkami, które przeżyły katastrofę.

Rodzaje ślimaków, w tym ślimaki, są jednymi z nielicznych wyjątków od tego mniejszego wzorca rekonstrukcji. Rodzaje ślimaków, które pojawiły się podczas okresów rekonwalescencji, były zwykle większe niż te, które przeżyły poprzednią katastrofę. Autorzy niemal na całym świecie piszą: „selektywność wielkości ciała jest najbardziej wyraźna, niezależnie od kierunku, podczas masowych wymierań i okresów rekonwalescencji w czasach tła”.

Pomyśl o tym jako o biosferowej wersji wyboru początkujących i przewodników w oparciu o wzrost i wagę, a nie umiejętności po przegranym meczu. Może być logika tego planu gry na łuku ewolucji. „Naszym kolejnym wyzwaniem jest ustalenie, dlaczego wielu twórców po masowym wymieraniu jest młodych” – powiedział starszy autor Jonathan Payne, profesor Dorle William Kirby ze Stanford Earth.

Naukowcy nie wiedzą jeszcze, czy przyczyny te mają związek z globalnymi warunkami środowiskowymi, takimi jak niższy poziom tlenu lub wyższe temperatury, czy też z czynnikami związanymi z interakcjami między organizmami a ich lokalnym otoczeniem, takimi jak niedobór pożywienia lub drapieżniki. Według Payne’a: ​​„Zidentyfikowanie przyczyn tych wzorców może pomóc nam nie tylko zrozumieć, w jaki sposób powstał nasz obecny świat, ale także podkreślić długoterminową ewolucyjną reakcję na obecny kryzys wymierania”.

dane kopalne

Są to najnowsze z serii artykułów naukowych Payne Research Group, które wykorzystują analizy statystyczne i symulacje komputerowe, aby ujawnić dynamikę ewolucyjną w danych o wielkości ciała z morskich skamielin. W 2015 roku zespół zatrudnił stażystów i studentów szkół średnich, aby pomogli obliczyć rozmiar ciała i rozmiar tysięcy morskich rodzajów na podstawie zdjęć i ilustracji. Uzyskany zestaw danych obejmował większość rodzajów kopalnych bezkręgowców znanych nauce i był co najmniej 10 razy większy niż jakikolwiek poprzedni zestaw rozmiarów ciała zwierząt kopalnych.

Od tego czasu grupa rozszerzyła zbiór danych i skierowała go na wzorce. Między innymi odkryli, że większy rozmiar ciała stał się jednym z największych wyznaczników Zagrożenie wyginięciem Zwierzęta oceaniczne po raz pierwszy w historii życia na Ziemi.

W nowym badaniu Monarrez, Payne i współautor Noel Heim z Tufts University wykorzystali dane dotyczące wielkości ciała z morskich skamielin, aby oszacować prawdopodobieństwo wyginięcia i ewolucji jako funkcji rozmiaru ciała w ciągu ostatnich 485 milionów lat. Łącząc dane dotyczące rozmiaru ciała z zapisami częstotliwości od publiczności baza danych paleobiologii, byli w stanie przeanalizować 284.308 skamieniałości zwierząt oceanicznych należących do 10.203 rodzajów. „Ten zestaw danych pozwolił nam udokumentować, w różnych grupach zwierząt, jak zmieniają się wzorce ewolucyjne, gdy następuje masowe wymieranie” – powiedział Payne.

przyszłe odzyskiwanie

Inni paleontolodzy zauważyli, że mniejsze zwierzęta stały się bardziej powszechne w zapisie kopalnym po masowym wymieraniu – często nazywają to „efektem Lilliputa”, od królestwa młodych ludzi w XVIII-wiecznej powieści Guliwera autorstwa Jonathana Swifta.

Odkrycia w nowym badaniu sugerują, że fizjologia zwierząt oferuje wiarygodne wyjaśnienie tego wzorca. Autorzy znaleźli klasyczny wzorzec skurczu u większości klas zwierząt morskich o niskim poziomie aktywności i powolnym metabolizmie. Gatunki w tych grupach, które po raz pierwszy wyewoluowały natychmiast po masowym wymieraniu, mają zwykle mniejsze ciała niż te, które powstały w okresach tła. W przeciwieństwie do tego, kiedy nowe gatunki ewoluowały w grupy bardziej aktywnych zwierząt morskich o szybszym metabolizmie, miały one zwykle większe ciała po wyginięciu i mniejsze ciała w normalnych czasach.

Odkrycia podkreślają masowe wymieranie jako dramat w dwóch pracach. „Część wymierania zmienia świat nie tylko poprzez usunięcie zbyt wielu organizmów lub zbyt wielu gatunków, ale także przez usunięcie ich w różnych selektywnych wzorcach. Po tym wyzdrowienie nie jest równe wszystkim, którzy przeżyją. Wprowadza nowy zestaw uprzedzeń „- powiedział Payne Wzorzec zdrowienia”.