最近的研究强调了地球地质活动(如板块构造和河流运动)与生物多样性进化之间的重要联系，为5亿多年来地球物理进化对生命的影响提供了一个全面的视角。
最近发表在《自然》杂志上的一项新研究表明，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核心驱动力。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，板块构造是形成大陆、山脉和海洋的缓慢地质过程。
该研究的主要作者、地球科学学院的特里斯坦·萨勒斯博士说:“这比目前人类活动造成的物种灭绝速度要慢得多。”
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。
河流:地球的循环系统
Salles博士说:“地球表面是我们星球的活皮肤。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一问题，”Salles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5亿年前的物理、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。
过去5.4亿年间海洋的沉积物通量和海洋动物家族的多样性。Pearson系数为0.88，表明两个变量之间存在很强的正相关关系。指出了寒武纪大爆发和奥陶纪生物大多样化事件(GOBE)以及五大物种大灭绝事件。厘米,寒武纪;啊,奥陶系;年代,花纹;D,泥盆纪;碳水化合物,石炭系;P,二叠纪;Tr，三叠纪;J，侏罗纪;K,白垩纪;Pg,早第三纪的;Ng,新第三纪。信贷:自然
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。
景观与生活的历史视角
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。
Tristan Salles博士在悉尼大学地球科学学院的办公室里。图片来源:Stefanie Zingsheim/悉尼大学
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。”
生物多样性的统一理论
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。
顶部的面板显示了重建的海洋沉积物通量与海洋动物的多样性。下图显示了大陆地区的沉积物覆盖与陆地植物多样性的长期趋势。图片来源:Tristan Salles博士/悉尼大学
Salles博士说:“正是通过遗传学、化石、气候、水文学和构造学对地球表面上的物理记忆进行校准，我们才得以研究我们的假设。”
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、主要河流水域和沉积物地质运输(称为沉积物通量)的现代信息，对详细的模拟进行了校准。
比较预测和旧石器ntological数据
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，并研究了不断发展的河流网络、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。
在1864年的小说《地心游记》中，儒勒·凡尔纳将这句话归功于他虚构的主人公奥托·利登布洛克教授:“地球上的动物生命只存在于次要时期，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。”
参考文献:《景观动态和生物圈的显生代多样化》，特里斯坦·萨勒、劳伦特·胡森、玛农·洛杰里和比阿特丽斯·哈德勒·博吉阿尼，2023年11月29日，《自然》。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06777 - z
这项研究的资源来自澳大利亚政府支持的国家计算基础设施和悉尼大学支持的Artemis HPC。这项研究由澳大利亚研究委员会资助。
分享
推特
电子邮件
分享
上一篇下一篇
更多关于sciitechdaily
空间
健康
生物学
科学
健康
空间
科学
健康
