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大灭绝之前 他们聚集在不同的地方…

发布于:2021-07-19

以下文章来自邓恩艾伦的原理。

pixabay.com

撰文 | Emma Dunne Bethany Allen

编译 | 毛尖尖

地球上的生态系统有很多种,生命的分布也不均匀。最多样化的地方在赤道附近。

当我们穿越热带地区到达赤道时,物种多样性会增加。这种模式在陆地和海洋中都存在,从哺乳动物和鸟类到蚂蚁甚至树木,各种动植物中都有记录。

生物多样性纬度梯度的一个典型例子:陆生脊椎动物物种多样性的变化。红色代表最高,蓝色代表最低|来源:曼尼恩,P.D .乌普丘奇,p .本森,R.B.J .戈斯瓦米,a .根据柯林顿詹金斯通过cc下的维基共享空间所做的工作

虽然这种模式在今天如此明显,但生物多样性在不同纬度的分布,即生物多样性的纬度梯度,并不总是如此。相关研究表明,在地球历史的某些时期,物种多样性可能在远离赤道的纬度最高。

已经提出了几个假设来解释为什么高生物多样性聚集发生在某些纬度。然而,无论是在今天还是在地质记录显示的地球历史上,气候通常都被认为是一个关键的驱动因素。气候以多种方式影响生物,包括它们的栖息地、繁殖时间,甚至它们如何控制内部过程,如温度调节。

现代生物多样性在低纬度赤道地区达到顶峰,如亚马逊河和中部非洲的热带雨林。这种模式更有可能出现在“冰室”时期的历史记录中,当时冰原同时出现在两极,就像今天一样。

然而,在被称为“温室”的地球状态的温暖时期,双峰分布的模式可能会出现在记录中。也就是说,生物多样性最高的是出现在地球中纬度地区的两条带状区域,即赤道以北25到65之间的区域。

生物多样性随纬度的变化往往与大灭绝事件密切相关。如今,地球正面临着气候变化、栖息地丧失和全球生物多样性减少的问题。理解亿万年来生物多样性纬度变化的原因对我们来说非常重要。

回顾地质年代,我们会发现一幅触目惊心的画面,它让我们意识到,如果不能解决全球气温上升的问题,我们将会失去什么。

化石记录为我们提供了了解地球古代生物多样性的最佳窗口。然而,从化石记录中估计生物多样性的模式并不容易,因为它充满了缺失和不完整的信息,这限制了我们的理解。

但是在过去的二十年里,新的分析技术使古生物学家能够从零星的数据中估计史前生物多样性的模式。近年来,这些先进技术揭示了2亿年前记录的最具破坏性的大规模灭绝事件之后的多样性纬度。

二叠纪末的大灭绝事件发生在约2.51亿年前,导致地球上80%以上的物种灭绝。灭绝是由大规模火山爆发后不稳定的气候造成的。当时以及之后的5000万年三叠纪,全球大陆被“拼”成了一个单一的大陆,即泛大陆。

这个时期的气候比现在更热更干燥,赤道周围有一片广阔的沙漠。极地地区没有冰盖,但呈现温带气候,就像我们今天的中纬度地区一样。同时,海洋生物不仅要承受赤道附近高达40摄氏度的海表温度,还面临着氧气水平下降和海洋酸化的影响。

二叠纪末大灭绝后,有一个恢复期。最近的一项研究发现,在三叠纪的大部分时间里(2.01-2.51亿年前),海洋多样性的纬度梯度与今天相似。

海洋生物多样性|来源:通过维基共享创建

然而,在大灭绝事件之后不久,一种平缓的生物多样性梯度模式出现了。在任何纬度上,物种多样性都没有出现峰值,这是由于极端变暖和海洋缺氧(海水中氧气耗尽),赤道附近的物种灭绝率很高。

在陆地上,在大灭绝中幸存下来的脊椎动物很快形成了双峰模式,最高峰出现在北半球的低纬度地区,而次高峰出现在南半球的中纬度地区。这种模式的形成很可能由泛大陆的极端气候条件驱动,包括高温和季节性强降雨,与 “巨型季风” 的形成有关。

在三叠纪后期,随着另一次大灭绝事件的临近,大多数陆地脊椎动物,包括早期哺乳动物和早期恐龙,在赤道以北和以南的中纬度地区表现出了高度的多样性。这种模式类似于大灭绝之前的二叠纪时期陆地脊椎动物的记录。

伪鳄类 | 图源:Dallas Krentzel via Flickr under CC BY

但其中一个例外是伪鳄类(pseudosuchian),也就是由鳄目动物及其化石亲缘物种组成的群体。有趣的是,尽管其他物种的生物多样性的纬度性在随后的2亿年中发生了变化,到达了今天的赤道,但在伪鳄类的整个进化史中,它们的生物多样性一直在低纬度地区保持着最高水平。

这可能是由于它们的生理特征,特别是耐高温的特点。爬行动物是变温动物,也就是常说的 “冷血” 生物,它们依靠外界环境来调节体温。如今,鳄和其他爬行动物被限制在世界上温度更高、更稳定的地区,它们的化石近亲可能同样如此。

这些对过去大灭绝事件的洞察,对于理解地球上目前生物多样性区域是如何变化的至关重要。随着全球气温持续上升,一些研究预测物种将从赤道地区向两极扩散。然而,如果变化的速度过快,它们就有灭绝的风险。

其他一些人认为,全球变暖也许会导致不同纬度的气候变得更加相似,从而可能在中纬度地区创造出生物多样性的峰值。已经有证据表明,在过去的50年里,海洋生物多样性的纬度性变得越来越趋近于双峰模式。

科学家认为,所谓的 “第六次大灭绝” 迫在眉睫,我们更加需要一种长期的视角理解如何在未来维持地球的生物多样性。

作者简介

Emma Dunne,伯明翰大学地理、地球和环境科学学院博士后研究员。

Bethany Allen,利兹大学地球与环境学院博士生。

参考资料

https://theconversation.com/prehistoric-creatures-flocked-to-different-latitudes-to-survive-climate-change-the-same-is-taking-place-today-163309