发表在《自然》杂志上的一项研究表明,河流、山脉、海洋和沉积物营养物质在地质时间尺度上的运动是地球生物多样性的主要驱动力。
这项研究还表明,生物多样性的进化速度与板块构造的速度相似,板块构造是缓慢的地质过程,驱动着大陆、山脉和海洋的形状。
“这个速度比目前人类活动造成的灭绝速度要慢得多,”地球科学学院的首席作者特里斯坦·萨勒斯博士说。
这项研究回顾了5亿多年前的地球历史,直到寒武纪生命大爆发之后,这段时期建立了现代生命的主要物种类型。
萨勒斯博士说:“地球表面是我们这个星球的活皮肤。随着地质时代的推移,这一表面随着河流的演变而演变成环境多样化的栖息地。
“然而,这些河流不仅雕刻峡谷和形成山谷,而且扮演地球循环系统的角色,作为营养物质和沉积物从源头(山脉)转移到汇(海洋)的主要管道。”
“虽然现代科学对全球生物多样性有了越来越多的了解,但我们倾向于通过狭隘的专业知识来看待这个问题,”萨勒斯博士说。“这就像从一扇窗户往房子里看,然后认为我们了解了它的建筑。
“我们的模型以5公里的分辨率将5亿多年来的物理、化学和生物系统以500万年的时间块连接起来。这让我们前所未有地了解是什么驱动了物种多样性的形态和时间,”他说。
1994年,在悉尼西部蓝山的一个僻静山谷中发现了古老的沃勒米松物种,这让我们得以一窥时间、地质、水文、气候和遗传学在生物多样性和物种生存中所起的整体作用。
景观在地球生命轨迹中扮演重要角色的观点可以追溯到德国博物学家、博学多才的亚历山大·冯·洪堡。他的工作启发了查尔斯·达尔文和阿尔弗雷德·华莱士,他们是第一个注意到动物物种边界与景观不连续和梯度相对应的人。
悉尼大学博士生Beatriz Hadler Boggiani说:“快进近200年,我们对过去5.4亿年间海洋和陆地生物多样性是如何形成的理解仍在不断加深。”
“从化石记录和基因研究中可以很好地确定生物多样性模式。然而,这种进化的许多方面仍然是个谜,比如大陆上植物的扩张和海洋生物的迅速多样化之间的1亿年的延迟。”
在一项开创性的研究中,来自悉尼大学、法国国家科学研究中心的伊斯特雷和法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的一组科学家提出了一个统一的理论,将海洋和陆地领域的生命进化与过去景观控制的沉积物脉冲联系起来。
格勒诺布尔阿尔卑斯大学的劳伦特·胡森博士说:“因为地球表面的演变是由地圈和大气之间的相互作用决定的,它记录了它们之间的累积相互作用,因此应该为生物多样性的进化提供背景。”
该团队没有单独考虑环境难题的各个部分,而是开发了一个模型,将它们结合起来,以高分辨率模拟这些力量的复合效应。
“这是通过校准这种蚀刻在地球皮肤上的物理记忆,包括遗传、化石、气候、水文和构造Salles博士说:“我们通过nic来调查我们的假设。”
该团队利用3月份发表在《科学》杂志上的开源科学代码,利用有关景观海拔、侵蚀率、主要河流和沉积物地质运输(称为沉积物通量)的现代信息,对详细的模拟进行了校准。
这使得该团队能够通过结合地球化学指标和测试不同的构造和气候重建来评估他们对5亿年的预测。然后,地球科学家将预测的沉积物脉冲与从古生物学数据汇编中获得的海洋和陆地领域的生命进化进行了比较。
格勒诺布尔大学博士生玛农·洛切里说:“简而言之,我们重建了5.4亿年前开始的显生宙时期的地球地貌,并研究了不断演变的河流网络、沉积物转移和已知的海洋和植物家族分布之间的相关性。”
当将预测的海洋沉积物通量与海洋生物多样性进行比较时,分析显示出强烈的正相关。
在陆地上,作者设计了一个整合沉积物覆盖和景观变异性的模型,以描述景观承载不同物种的能力。在这里,他们再次发现了过去4.5亿年里他们的代用品和植物多样化之间惊人的相关性。
儒勒·凡尔纳在1864年的小说《地心游记》中把这句话归功于他虚构的主人公奥托·利登布洛克教授:
动物只在次生代存在于地球上,当时河流沉积了土壤沉积物,取代了原始时期炽热的岩石。
Salles博士说:“Lidenbrock教授对他侄子Axel的观察与我们的假设非常吻合。所以,凡尔纳受到洪堡作品的极大启发也就不足为奇了。”