Новое исследование о биоразнообразии раскрывает важность климата для современного изобилия жизни

Палеонтологи из Музея естественной истории в Копенгагене и Хельсинки смогли с беспрецедентной детализацией картировать историческое биоразнообразие. Впервые появилась возможность сравнить влияние климата на глобальное биоразнообразие в далеком прошлом — результат, который рисует мрачную картину для сохранения современного видового богатства. Исследование только что опубликовано в престижном американском журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Существует широкий консенсус, что биоразнообразие сокращается и Земля переживает шестое событие массового вымирания — скорее всего, из-за глобального потепления, вызванного деятельностью человека.

Доцент Кристиан Мак Ёрум из Музея естественной истории Дании при Копенгагенском университете, ведущий исследование: «Одна из проблем с гипотезой глобального потепления заключается в том, что трудно предсказать, что происходит с экосистемами и биоразнообразием по мере потепления планеты. Изучая животных прошлого и адаптивность видов, мы можем точнее ответить на вопрос, что приводит к кризисам в экосистемах. До сих пор большой проблемой было то, что некоторые из крупнейших колебаний биоразнообразия в геологическом времени было исключительно трудно уловить и точно датировать. Среди прочего, это связано с тем, что изменение климата происходит довольно резко в геологической перспективе. Поскольку предыдущие расчеты изменений биоразнообразия в глубоком времени основывались на разбиении на интервалы в 10–11 миллионов лет, прямое сравнение с климатическими воздействиями было невозможным. Наши новые кривые биоразнообразия обеспечивают беспрецедентно высокое временное разрешение, позволяя сделать большой шаг к пониманию климатических и экологических воздействий на общее биоразнообразие».

Новый метод обеспечивает лучшую временную точность

Исследователи разработали новый метод, обеспечивающий беспрецедентную точность в изображении колебаний биоразнообразия в геологических масштабах времени. Это привело к новому пониманию как того, что спровоцировало крупнейший интервал видообразования морских организмов в истории Земли, так и причин второго по величине массового вымирания на планете. Метод использовал большие данные и обработку больших объемов информации, собранной об окаменелостях, климате и исторических геологических изменениях. Исследование охватывает доисторический период, характеризующийся драматическими изменениями климата и среды Земли.

«Наши исследования впервые позволили сравнить развитие биоразнообразия с изменением климата. Теперь мы видим, что именно тогда, когда температура океана упала до нынешнего уровня, произошел также драматический рост биоразнообразия. Это говорит о том, что более прохладный климат — но не слишком холодный — очень важен для сохранения биоразнообразия. Кроме того, мы обнаружили, что очень крупное событие вымирания в конце ордовикского периода (485–443 миллиона лет назад), когда исчезло до 85% всех видов, было не "кратковременным ледниковым периодом", как считалось ранее, а кризисным интервалом в несколько миллионов лет с массовыми вымираниями. Оно, скорее всего, было спровоцировано усилением вулканической активности. Потребовалось почти 40 миллионов лет, чтобы исправить ситуацию, прежде чем биоразнообразие достигло уровня, предшествовавшего этому периоду».

События вымирания

Широко принято, что на протяжении истории Земли было значительное количество крупных событий вымирания, пять из которых считаются основными («Большая пятерка»). Три крупнейших:

• Крупнейшее вымирание произошло 250 миллионов лет назад, в конце пермского геологического периода. Предполагается, что 95% всех видов исчезли в результате катастрофы, вероятно, вызванной вулканической активностью.
• Второе по величине вымирание произошло 443 миллиона лет назад, в конце ордовикского периода. До сих пор считалось, что его спровоцировало внезапное глобальное похолодание, в ходе которого вымерло до 85% всех видов. Новое исследование в PNAS отвергает это предположение и указывает на вулканизм как на основную причину.
• Самое недавнее крупное вымирание произошло 66 миллионов лет назад, когда вымерли динозавры и другие формы жизни. Считается, что вулканизм и удары метеоритов привели к исчезновению до 75% всех видов.

Сегодня исследователи говорят о том, что планета переживает шестое событие вымирания, вызванное антропогенными изменениями, включая глобальное потепление.

Методы работы

Исследователи, среди прочего, использовали Paleobiology Database. Она содержит данные об окаменелостях, собранных по всей планете и из разных периодов геологической истории Земли. Новое исследование преодолело это препятствие, сначала создав глобально определенную схему временных интервалов, которая разделила 120-миллионный период на 53 временных бина.

Затем они сопоставили эти бины времени с горными породами, в которых были найдены окаменелости. Затем исследователи проанализировали свои данные с помощью статистического метода, обычно используемого биологами для расчета распространенности животной жизни на данной территории. Палеонтологи использовали метод для расчета разнообразия родов на временной бин, а также для «предсказания» того, сколько родов должно встречаться в последующем бине. Эта методология не только позволила достичь беспрецедентно высокой временной точности, но и учесть любые недостающие ископаемые остатки в геологическом времени.