Antwort des antiken Ökosystems auf das Aussterben der "Big Five" -Massen: Geniale Modellierungen zeigen, dass die Stabilität des antiken Ökosystems von Arten abhing, die eine wichtige Rolle im Zusammenhang mit dem Nahrungsnetz spielen | 2020

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Anonim

"Lebenswichtige Hinweise" in tiefer Zeit

"Es gibt keinen wirklichen Präzedenzfall für das, was derzeit auf unserem Planeten passiert", sagt Roopnarine, der die Studie gemeinsam mit Kenneth Angielczyk, PhD, vom Chicagoer Field Museum verfasst hat. "Wir können nicht in die jüngste Geschichte blicken und diesen besonderen Cocktail aus beschleunigtem Klimawandel, Zerstörung von Lebensräumen und globalem Aussterben finden. Wir können jedoch Fälle extremer Krisen in den Fossilienbeständen untersuchen - wir können weit in die Zeit zurückblicken, um zu rekonstruieren, was passiert." passiert ist und wie Ökosysteme reagiert haben. "

Als Kurator für Geologie ist Roopnarine es gewohnt, in "tiefer Zeit" zu denken - ein geologischer Bezug zu dem riesigen, millionenjährigen Zeitrahmen, den einige Wissenschaftler nutzen, um Geheimnisse aus der vormenschlichen Existenz der Erde zu lüften. Aussterben in der Vergangenheit und Klimastörungen mögen die menschlichen Faktoren vermissen lassen, die die heutigen Phänomene antreiben, aber Roopnarine sagt, dass diese Perioden "wichtige Hinweise" darüber enthalten, wie natürliche Gemeinschaften auf Krisen reagieren und sich wieder aufbauen.

"Die Herausforderung bei der Erforschung des Aussterbens, das vor mehr als 200 Millionen Jahren stattgefunden hat, besteht darin, dass es nicht genügend fossile oder andere geologische Beweise gibt, um ein vollkommen vollständiges Ökosystem wiederherzustellen", sagt Roopnarine. "Es ist ein bisschen wie das Wissen, dass ein langes, komplexes Experiment - ein Massensterben - durchgeführt wurde, aber niemand hat sich Notizen gemacht. Hier kommt die Rekonstruktion und Modellierung ins Spiel."

Modellierung alter Aussterben

Roopnarine und Angielczyk interessierten sich für die Faktoren, die die Stabilität fördern oder behindern, während diese alten südafrikanischen Gemeinden großen Störungen ausgesetzt waren. Sie fragten sich, ob die Rolle, die jede Art im weiteren Ökosystem spielt, mehr Einfluss auf die Stabilität als auf den Artenreichtum - die Anzahl der verschiedenen Arten in einem System - und die Anzahl und Stärke der Wechselwirkungen zwischen den Arten hat. Die Wissenschaftler entschieden sich für eine clevere Form der mathematischen Modellierung, um die Bedeutung dieser Variablen in (manchmal fleckigen) fossilen Nahrungsnetzen zu untersuchen.

"Es ist schwierig, Nahrungsnetze über einen solch enormen Zeitraum hinweg zu vergleichen - besonders wenn die Fossilienbestände lückenhaft sind", sagt Roopnarine. "Für jede Zeitscheibe haben wir ein 'echtes' Ökosystem vor dem Aussterben verwendet, das voll von Arten ist, von denen wir wissen, dass sie existieren, um mehrere alternative Modelle von Nahrungsnetzen für denselben Ort und dieselbe Zeit zu erstellen. Wir haben die Anzahl der Arten immer konstant gehalten, aber gemacht Änderungen an den Rollen, die jedes Tier spielte, sowie an den Verbindungen zwischen Raubtieren und ihrer Beute. "

Nachdem die Wissenschaftler für jede wichtige Periode mehrere alternative Nahrungsnetze erzeugt hatten, untersuchten sie beide, um festzustellen, wie stabil sie gewesen sein könnten. Die Ergebnisse waren überraschend.

"Wir haben gesehen, dass die reale Community nach der Störung einer vom Aussterben bedrohten Community und all ihrer alternativen Modelle immer die stabilste war", sagt Roopnarine. "Da wir den Artenreichtum konstant gehalten haben, wissen wir, dass die ökologischen Rollen jeder Art - die Jobs im Nahrungsnetz - die Schlüsselfaktoren für die Stabilität des Gesamtbilds sind. Es ist erstaunlich, dass einige dieser Ökosysteme trotz ihrer enormen Stabilität relativ stabil geblieben sind Verlust der biologischen Vielfalt. "

"Eine schlechte Zeit, um eine Ratte zu sein"

Abgesehen von der grellen Abwesenheit menschlichen Einflusses sahen die Massensterben während des Perm noch ganz anders aus als die ökologischen Umwälzungen, die wir heute auf der Erde erleben. Moderne Naturschutzbemühungen konzentrieren sich in der Regel auf große Tiere - wie Tiger, Elefanten und Wölfe - und auf gefährdete Raubtiere, während Roopnarine und Angielczyk zeigen, dass kleine Amnioten (Reptilien und uralte Säugetierverwandte) in der Frühphase von am anfälligsten waren Diese lange Zeit des Aussterbens.

"Es ist überraschend, dass kleine Amnioten anfangs die am meisten gefährdete Art waren", sagt Roopnarine. "Es passt nicht zu den heutigen Aussterben der Erde, aber es ist sinnvoll, wenn man bedenkt, wie unterschiedlich die Erde nach so viel Zeit und Veränderung aussieht."

"Ich sage," fügt Roopnarine hinzu, "es war eine schlechte Zeit, eine Ratte zu sein. Wir glauben, dass sie jetzt alles überleben können, aber während des Perms und des Trias spielten ihre alten Cousins ​​eine unglückliche Rolle in der größeren Gemeinschaft Englisch: emagazine.credit-suisse.com/app/art … = 157 & lang = en Die Nahrungsnetze könnten zu der Zeit stabil bleiben, wenn sie von großen Amnion dominiert würden und keine kleineren aufweisen, aber nicht umgekehrt Ein einzelnes Unternehmen ist weniger wichtig als die Qualität der Gesamtwirtschaft. "

Nahrungsnetze als Konservierungsmittel

Jede Linie in einem komplexen Nahrungsnetz steht für starke Wechselwirkungen und Energieaustausche zwischen Ökosystemen. Hinweise auf frühere Systeme, die nach Katastrophen wiederhergestellt wurden oder versagten, helfen Wissenschaftlern, einen Blick in die Zukunft der sich ständig verändernden Natur zu werfen. Die Ergebnisse dieser Studie sind ein dringender Aufruf, sich verstärkt auf moderne Nahrungsnetze zu konzentrieren - ein Forschungsgebiet, das laut Roopnarine in einer Zeit beispielloser Umweltbelastung verstärkter Aufmerksamkeit bedarf.

"Wir müssen die Beziehungen zwischen den Arten verstehen, die wir zum Aussterben bringen, und die Rolle, die sie für die Stabilität des Ökosystems spielen", sagt Roopnarine. "Wir wissen, dass der Zusammenbruch des durch Kabeljau verursachten Chaos in marinen Ökosystemen eintritt, aber wir wissen sehr wenig darüber, wie sich die meisten Arten auf die Stabilität auswirken. Es kann überraschend sein, welche Arten helfen, die Ökosysteme zusammenzuhalten. Wir brauchen dringend mehr Daten für die moderne Umwelt." . "

Laut Roopnarine sind Museumssammlungen, darunter die fast 46 Millionen Exemplare der Akademie, ein wirksames Instrument, um zu verstehen, was dazu beiträgt, dass eine Umgebung stabil bleibt. Bei der Anwendung auf wissenschaftliche Proben helfen neue Technologien und fortschrittliche Techniken dabei, die komplexen Zusammenhänge aufzudecken, die biologisch vielfältigen und bedrohten Regionen auf der ganzen Welt innewohnen.