消逝的物种,致命的伤害

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(文/Brandon Keim)来自地球最喧闹时期的沉积物和化石记录,使地质学家找到了大灭绝与行星生物学和地质变化的叙事性联系。

2.5亿到2亿年前海洋生物戏剧性的大灭绝后,地球的碳循环变得混乱,之后几百万年,地球地质化学进入了繁荣与萧条的交替时期,似乎失去了某种调节机制。

“人们总在谈论拯救物种多样性,拥有所有物种是件欢乐的事情。但是保持物种多样性真正的原因是,生态系统会依赖物种多样性来应对普通气候变化。”布朗大学的地质学家Jessica Whiteside说,“物种多样性太低,系统就会失去恢复力,被各种微小的气候变化所束缚。”Whiteside研究历史上与物种灭绝相关的地质记录,并从岩石和化石中找到各种原因,致使大多数物种退出历史舞台的悲惨故事。

1月5日发表于《地质学》中的一篇文章,Whiteside和华盛顿大学生物学家Peter Ward聚焦了两次特殊的灾难性海洋物种大灭绝,2.5亿年前的二叠纪-三叠纪海洋物种消失了96%,而2亿年前的三叠纪-侏罗纪灭绝了20%。

科学家们认为目前大灭绝正在发生,海洋和陆地生物灭绝速度比正常值高出了一个数量级。Whiteside其他的各类研究会预示灭绝的可能结果,几十年、几个世纪或未来的几百万年,地球和人类该如何运转。

Whiteside说“大灭绝为我们提供了一整套实验,论证灾难性地丧失物种多样性会发生什么。”她和Ward分析了加拿大、大不列颠、哥伦布省海岸提取的海底沉积物,它们都是沉淀于两次大灭绝时期。他们测量了不同类型碳的比值。由于生物只代谢特定类型的碳,所以沉积物成了大规模碳循环的代表。当时海洋生态系统最基本的功能是海底、大气间的巨型碳管道,沉积物的记录区别了海洋生态系统的多产和萧条。

随后Whiteside和Ward研究了菊石化石,菊石是类似有壳鱿鱼一样的生物,它们从4亿年前到6500万年前主宰了地球的海洋。他们的化石很普遍并保存完好,不仅提供了生物多样性的证据,还记录了功能多样性,不同的物种如何占据相同的生态位置,并提供内部冗余来帮助生态系统抵御个别物种的消失。

每次大灭绝后,大量的菊石都被浮游型生物所代替。作为物种消失的连锁反应,全球碳循环在几百万年内摆动幅度很大。研究者们认为这不是巧合,生态系统像热稳定剂一样工作,Whiteside说:“碳循环把生物进程和地球物理结合为一体。”

火山活动和地球轨道变化不可避免的使得较薄弱的生态系统超出负荷,每次灭绝后混乱会持续600万年,直到新的生态系统形成并建立碳循环。人们可能会看到,在小得多的范围内,类似日本海或北卡罗莱纳州外海的情况,过度捕捞和污染使得大型食肉动物灭亡,从而形成残破的生态系统,因此,无法维持碳循环的稳定。

“回顾过去最精彩的就是那些地质历史长镜头。”Whiteside说,“有证据证明,食物网络崩坍已在相同的海洋生态系统内开始,而系统要花很长时间才能复原。”

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博主介绍:
Brandon Keim出生在Maine,现住布鲁克林,这是个让他感到大自然蓬勃生机的地方,它们会在任何想象不到的地方生长。作为文化和科学的自由作家,他感兴趣的领域十分广泛,如科学,文化,历史和人性。他的作品遍布各个角落,如Wired.com, the Christian Science Monitor, USA Today, ABC News, Seed, Psychology Today 和 Nature Medicine。

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