Efterhånden som kontinenterne bevæger sig, undersøgelse tyder på effekter på biodiversitet

Kontinentaldrift og pladetektonik - forestillingen om, at store bidder af jordskorpen langsomt, men ubønhørligt skifter position - blev foreslået i 1912, men blev først accepteret i 1960'erne. Disse bevægelser ændrede planetens ansigt - stykker af kontinenterne størknet til "superkontinentet" Pangea for omkring 335 millioner år siden og derefter adskilt for omkring 175 millioner siden.

Forskere begyndte at spekulere i, hvordan disse ændringer ville påvirke dannelsen og udryddelsen af ​​arter og dermed, det vi kalder biodiversitet. I 1970, James Valentine og Eldridge Moores fra University of California foreslog, at opdelte kontinenter ville skabe flere økologiske nicher og fremme gunstige klima- og miljøforhold, der bidrager til biodiversitet.

I Procedurer fra National Academy of Sciences i denne uge (15. maj, kl. 2017), to University of Wisconsin – Madison geoscientists har styrtet nogle af de bredeste databaser inden for geologi og paleontologi for at vise, at deres forgængere var på rette vej:Havarter har en tendens til at blive flere, når kontinenterne deler sig, og at stabilisere - måske endda falde - når kontinenterne stivner.

Deres rapport fokuserede på fossiliserede marine arter i sedimentære sten, som er flere og lettere at studere end arter, der levede på land.

Shanan Peters, professor i geovidenskab, Andrew Zaffos, en postdoktor, og samarbejdspartner Seth Finnegan ved University of California, Berkeley, korrelerede graden af ​​kontinental fragmentering gennem tiden, begyndte for 541 millioner år siden, med mangfoldigheden i multicellulært liv, som udvidede sig under "Cambrian -eksplosionen."

Forskerne oprettede et indeks for at vise relativ kontinental fragmentering og sammenlignede derefter indekset med globale fossile data i Paleobiology Database.

Resultatet var som oprindeligt forudsagt, med et par vendinger. Under og efter fragmenteringsperioder marin mangfoldighed stiger. Under konsolideringen bremserne ser ud til at være sat på diversificering, og marin biodiversitet har en tendens til at plateau.

Undersøgelsen var ikke i stand til at fastslå, hvorfor kontinentets bevægelse påvirkede biodiversiteten, men pladetektonik har både direkte og indirekte virkninger, Siger Peters.

Konventionel økologisk teori siger, at en isoleret befolkning vil afvige fra den oprindelige befolkning, danner nye arter, når organismer kommer ind i tomme nicher, og som et stigende antal generationer adskiller dem fra deres fælles forfader. Dette er en af ​​grundene til, at moderne øer har så mange unikke arter.

Men de indirekte virkninger kan også være dramatiske, Siger Peters. "Folk tænker ikke for meget over det, men kontinenternes indretning på Jorden har en enorm effekt på havstrømme, atmosfærisk cirkulation, hvor stærke årstiderne er. En hel række ting om, hvordan Jorden fungerer, bestemmes af skorpen, og den skorpe bevæger sig på geologiske tidsskalaer. "

Der er logik bag tanken om, at et konsolideret kontinent ville have en lavere mangfoldighed, siger Zaffos. "Langt størstedelen af ​​den marine mangfoldighed er på kontinentale kanter, i lavt hav. Inden Indien slog ind i Asien, der var et større kontinentalt område, der kunne besættes af havlivet. "Fragmenterede kontinenter har også mere isolerede dyrepopulationer og har en tendens til at have forskellige klimaregimer, fordi havet, kilden til vanddamp, er tættere på.

Der var masser af komplikationer i en undersøgelse, der dækkede mere end en halv milliard år:Konsoliderings-fragmenterings-konsolideringscyklussen kørte kun halvanden gang; asteroide -påvirkningerne og klimaændringer, der bidrog til flere masseudryddelser, påvirkede også antallet af marine arter; og den stigende biodiversitet i nyere geologisk tid kunne afspejle bedre fossil bevarelse. Imidlertid, Peters og Zaffos undersøgte en database, Peters stod i spidsen for, kaldet Macrostrat, der samler et stort antal geologiske undersøgelser af Nordamerika. "Den nordamerikanske sedimentære rekord gav et sundhedstjek af vores undersøgelse, giver os mulighed for at kontrollere mulige rock-record-relaterede prøveudtagningseffekter, "siger Zaffos.

"Jeg var glad, "siger Valentine, første forfatter til undersøgelsen fra 1970, der læste et udkast til PNAS -papiret. "Og i øvrigt, den nye undersøgelse er et virkelig fint papir, hvilket tilføjer tilfredshed, fordi disse forfattere har lagt konceptet på et meget fast videnskabeligt grundlag, og det forekommer usandsynligt, at grundideen med succes kan udfordres nu. "

Ironisk, undersøgelsen af ​​marine fossiler var et vigtigt springbræt, da Alfred Wegener udviklede teorien om pladetektonik tidligt i det 20. århundrede. I et dejligt ansigt, pladetektonik er nu blevet brugt til at forklare ændringer i mangfoldigheden af ​​havdyr i løbet af de sidste halve milliarder år.

Da koblingen mellem tektonik og biodiversitet blev foretaget i 1970, "Det var stort set et tankeeksperiment, "siger Peters." Der var nogle generelle oplysninger om biodiversitetens historie, men der var meget få data til at teste ideen. Kun i det sidste årti eller deromkring er alle dataene samlet på en måde, der muliggør en lidt stringent analyse. "

Tendensen inden for marin biodiversitet begyndte at falde for et par millioner år siden, siger Peters, der har det lange syn på en geoforsker. "Den fossile rekord af biodiversitet synes at indikere, at mangfoldigheden har været faldende i de sidste par millioner år, og den tendens kunne fortsætte. Indien er allerede kollideret med Asien, og Afrika påvirker Eurasien, så til sidst vil Middelhavet lukke. Hvis vi mister mange arter i dag, uanset årsag, på en geologisk tidsskala, det bliver sværere at komme sig. "