研究表明景观动态决定了地球生物多样性的演变

《自然》杂志发表的研究表明，地质时间尺度上河流、山脉、海洋和沉积物养分的运动是地球生物多样性的核心驱动力。

研究还表明，生物多样性的演变速度与板块构造的速度相似，板块构造是驱动大陆、山脉和海洋形状的缓慢地质过程。

“这个速度比目前人类活动造成的灭绝速度慢得多，”主要作者、地球科学学院的特里斯坦·塞勒斯博士说。

这项研究回顾了地球五亿多年的历史，一直追溯到寒武纪生命大爆发之后的时期，当时的生命大爆发确立了现代生命的主要物种类型。

萨勒斯博士说：“地球表面是我们星球的生命皮肤。在地质时期，这个表面随着河流的演变而演变，将景观破碎成环境多样化的栖息地。

“然而，这些河流不仅雕刻峡谷、形成山谷，而且还发挥着地球循环系统的作用的作用，作为养分和沉积物从源头(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的了解日益加深，但我们倾向于通过狭隘的专业知识的棱镜来看待这一点，”萨勒斯博士说。“这就像只从一扇窗户看房子内部，并认为我们了解它的建筑。

“我们的模型将超过5亿年的物理、化学和生物系统连接到500万年的块中，分辨率为5公里。这使人们对驱动物种多样性的形状和时间的因素有了前所未有的了解，”他说。

图片来源：悉尼大学

1994年，在悉尼西部蓝山一个僻静的山谷中发现了古老的瓦勒迈松树种，让我们得以一睹时间、地质、水文、气候和遗传学在生物多样性和物种生存中所发挥的整体作用。

景观在地球生命轨迹中发挥作用的想法可以追溯到德国博物学家亚历山大·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对应于景观不连续性和梯度的人。

悉尼大学博士说：“快进近200年，我们对过去5.4亿年海洋和陆地生物多样性如何形成的理解仍在不断形成。”学生BeatrizHadlerBoggiani说道。

“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，例如大陆植物的扩张和海洋生物的快速多样化之间存在一亿年的延迟。”

在一项开创性的研究中，来自悉尼大学、法国国家研究机构ISTerre和法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的科学家团队提出了一种统一理论，将海洋和陆地领域的生命进化与沉积物联系起来脉冲由过去的风景控制。

“由于地球表面的演化是由地圈和大气之间的相互作用决定的，它记录了它们累积的相互作用，因此应该为生物多样性的演化提供背景，”格勒诺布尔阿尔卑斯大学的劳伦特·哈森博士说。

该团队没有单独考虑环境难题的各个孤立部分，而是开发了一个模型，将它们结合起来并以高分辨率模拟这些力的复合效应。

萨勒斯博士说：“正是通过用遗传学、化石、气候、水文和构造来校准刻在地球表面的物理记忆，我们才研究了我们的假设。”

该团队利用三月份在《科学》杂志上发表的开源科学代码，利用有关景观海拔、侵蚀率、主要河流水体和沉积物地质输送(称为沉积物通量)的现代信息对详细模拟进行了校准。

这使得该团队能够结合地球化学代理并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。

“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、沉积物转移以及海洋和植物科的已知分布之间的相关性，”格勒诺布尔大学博士。学生ManonLorcery说道。

当将预测的进入海洋的沉积物流量与海洋生物多样性进行比较时，分析显示出很强的正相关性。

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，以描述景观容纳不同物种的能力。在这里，他们再次发现了过去4.5亿年的代理与植物多样性之间存在惊人的相关性。

儒勒·凡尔纳(JulesVerne)在其1864年的小说《地心之旅》中将这一点归功于他虚构的英雄奥托·利登布洛克教授：

“动物生命仅在第二个时期才存在于地球上，当时河流沉积了土壤沉积物，并取代了原始时期的炽热岩石。”

萨勒斯博士说：“利登布洛克教授对其侄子阿克塞尔的这一观察与我们的假设非常吻合。因此，儒勒·凡尔纳受到洪堡作品的极大启发也就不足为奇了。”