فسیل ۲۰۰ ساله رمزگشایی شد

به گزارش مجله خبری نگار،تصویری با میکروسکوپ نوری از روزن داران پلانکتون (پایین سمت راست) که توسط رشته‌های نازکی از سیتوپلاسم آن احاطه شده است که به محیط اطراف گسترش می‌یابد. این نمونه زنده اخیراً از آب در جنوب غربی اقیانوس هند جمع آوری شده بود.
محققان انگلیسی از نیم میلیون فسیل برای حل یک معمای علمی ۲۰۰ ساله تنوع زیستی استفاده کردند و موفق به رمزگشایی از آن شدند.

معما این بود که چرا تعداد گونه‌های مختلف در نزدیکی خط استوا بیشتر است و این میزان به طور پیوسته به سمت مناطق قطبی کاهش می‌یابد.

نتایج این تحقیق بینش ارزشمندی را در مورد چگونگی ایجاد تنوع زیستی در بازه‌های زمانی طولانی و اینکه چگونه تغییرات آب و هوایی می‌تواند بر فراوانی گونه‌های زیستی تأثیر بگذارد، ارائه می‌دهد.

مدت‌هاست که مشخص شده است که در هر دو سیستم دریایی و خشکی، گونه‌ها (از جمله حیوانات، گیاهان و موجودات تک سلولی)، یک “شیب تنوع عرضی” را نشان می‌دهند که این مسئله نشان دهنده این است که تنوع زیستی در خط استوا به اوج خود می‌رسد. اما تاکنون، داده‌های فسیلی محدود، محققان را از بررسی کامل چگونگی پیدایش این تنوع، باز داشته است.

در این مطالعه جدید، محققان دانشگاه‌های آکسفورد، لیدز و بریستول از گروهی از پلانکتون‌های دریایی تک سلولی به نام روزن داران پلانکتون استفاده کردند. این تیم ۴۳۴۱۱۳ ورودی را در یک پایگاه داده فسیلی جهانی، که ۴۰ میلیون سال گذشته را پوشش می‌دهد، تجزیه و تحلیل کرد. سپس آن‌ها رابطه بین تعداد گونه‌ها در طول زمان و مکان، و محرک‌های موثر در این تنوع عرضی، مانند دمای سطح دریا و سطح شوری اقیانوس‌ها را بررسی کردند.

نموداری برای نشان دادن اینکه چگونه تعداد گونه‌های روزن داران مختلف پلانکتون با عرض جغرافیایی در نقاط مختلف تاریخ زمین تغییر می‌کند.
یافته‌های کلیدی این مطالعه:

شیب تنوع عرضی امروزی برای اولین بار حدود ۳۴ میلیون سال پیش شروع به ظهور کرد، زیرا دمای زمین شروع به تغییر از آب و هوای گرم‌تر به سردتر کرد.
این شیب در ابتدا کم عمق بود، اما تا حدود ۱۵ تا ۱۰ میلیون سال پیش به طور قابل توجهی تند شد. این اتفاق همزمان با افزایش قابل توجه سرمایش جهانی است.
اوج فراوانی روزن داران پلانکتون در عرض‌های جغرافیایی بالاتر، از ۴۰ تا ۲۰ میلیون سال پیش رخ داده است. با این حال، در حدود ۱۸ میلیون سال پیش، فراوانی این جانداران بین ۱۰ تا ۲۰ درجه عرض جغرافیایی تغییر کرد، که مطابق با الگوی تنوع مشاهده شده امروزی است.
یک رابطه مثبت قوی بین فراوانی گونه‌ها و دمای سطح دریا وجود دارد و آن این است که هر دو زمانی در طول زمان در مکان‌هایی خاص و یا در مکان‌هایی مختلف در یک زمان خاص، شبیه سازی می‌شوند.
همچنین رابطه مثبتی بین فراوانی گونه‌ای و قدرت ترموکلاین وجود دارد. قدرت ترموکلاین به معنی طیف دمایی است که بین آب مخلوط گرم‌تر در سطح اقیانوس و آب عمیق‌تر خنک‌تر در زیر وجود دارد.
به گفته محققان، این نتایج نشان می‌دهد که توزیع فراوانی گونه‌ای امروزی برای روزن‌داران پلانکتون را می‌توان با شیب دمای عرضی از استوا به قطب‌ها در طول ۱۵ میلیون سال گذشته توضیح داد.

برای آزمایش این فرضیه، محققان میزان زندگی گونه‌های امروزی روزن داران پلانکتون را در اعماق مختلف در ستون عمودی آب بررسی کردند. آن‌ها متوجه شدند که در عرض‌های جغرافیایی پایین نزدیکتر به خط استوا، گونه‌های امروزی در مقایسه با عرض‌های جغرافیایی بالاتر، به طور یکنواخت به صورت عمودی در ستون آب توزیع می‌شوند.

این مسئله نشان می‌دهد که یک محرک اصلی تنوع امروزی، افزایش قابل‌توجهی در تفاوت دمای سطح دریا بین مناطق کم و عرض جغرافیایی بالا، از ۱۵ میلیون سال به بعد بوده است. آب‌های گرم‌تر در مناطق استوایی قادر به پشتیبانی از طیف وسیع‌تری از زیستگاه‌های دمایی مختلف در ستون عمودی آب بودند و تعداد بیشتری از گونه‌ها را تشویق به تکامل کردند.

تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از پوسته گونه روزن داران پلانکتون Globigerinella adamsi. این نمونه از رسوبات کف دریا در جنوب غربی اقیانوس هند جمع آوری شد
این امر با این واقعیت تأیید می‌شود که مناطق استوایی امروزی غنی‌تر از مناطق استوایی دوره‌های زمانی گرم‌تر در گذشته (مانند ائوسن و میوسن) یعنی زمانی که شیب دمایی عمودی در اقیانوس‌ها وجود نداشت یا کم بود، هستند.

علاوه بر این، خنک شدن دمای دریا در عرض‌های جغرافیایی بالا، احتمالاً باعث انقراض بسیاری از جمعیت‌های گونه‌ها شده است که این یک مسئله‌ی تاثیرگذار در تنوع امروزی است.

روزن داران پلانکتون از دوره ژوراسیک اولیه تا میانی (حدود ۱۷۰ میلیون سال پیش) منشا می‌گیرند. آن‌ها در اقیانوس‌های سراسر جهان، از مناطق قطبی گرفته تا استوا، یافت می‌شوند و طیف وسیعی از محیط زیست را در دو کیلومتری بالای اقیانوس‌ها اشغال می‌کنند. از آنجا که این جانداران پوسته‌های بیرونی سختی دارند، می‌توان آن‌ها را در تعداد زیادی حفظ کرد. فراوانی جهانی روزن داران پلانکتون و سابقه فسیلی استثنایی آن‌ها در ۶۶ میلیون سال گذشته، آن‌ها را به یک گروه ایده آل برای این مطالعه تبدیل کرده است.

دکتر ارین ساوپ (گروه علوم زمین، دانشگاه آکسفورد)، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: با حل و فصل چگونگی تغییر الگو‌های تنوع زیستی در طول زمان، در بازه‌های زمانی زمین شناسی، فراتر از محدوده مطالعات زیست محیطی امروزی، ما می‌توانیم اطلاعات ارزشمندی برای درک چگونگی تولید و حفظ تنوع زیستی ارائه می‌کنیم.

تصاویری از روزن داران پلانکتون امروزی که در اعماق دریا شناور هستند
تریسی آز (مدرسه زمین و محیط زیست، دانشگاه لیدز)، یکی از نویسندگان این مطالعه، افزود: اگرچه روزن داران پلانکتون خیلی کوچک هستند، اما یکی از کامل‌ترین گونه‌ها هستند. تحقیقات ما بر اساس ۶۰ سال جمع آوری نمونه در اعماق دریا و شمارش و ثبت دقیق صد‌ها هزار نمونه توسط دانشمندان است. این فوق العاده است که بتوانیم چنین نتایج مهمی را در مورد محرک‌های توزیع گونه‌ها در طول زمان به دست آوریم.

دکتر الکس فارنسورث، محقق ارشد در گروه علوم جغرافیایی دانشگاه بریستول و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: درک اینکه چرا گونه‌ها در زمان‌های اولیه و نزدیک به استوا متنوع‌تر و فراوان‌تر بودند، و در نزدیکی قطب تعدادشان کمتر بود، می‌تواند بینش‌های مهمی به ما درمورد چگونگی و چرایی تنوع گونه‌ها بدهد. این موجودات تک سلولی کوچک، یک حلقه حیاتی در زنجیره غذایی دریایی هستند، بنابراین مطالعه واکنش‌های آن‌ها به تغییر آب و هوا ممکن است به ما کمک کند تا بهتر پیش‌بینی کنیم که چگونه با افزایش دما با شروع فزاینده تغییرات اقلیمی، این موجودات چگونه تحت تأثیر قرار می‌گیرند. این بررسی، پیامد‌های زیادی برای شبکه‌های غذایی دریایی مانند ماهی‌ها و پستانداران آبزی مانند فوک‌ها و نهنگ‌ها دارد و می‌تواند برای اقدامات آینده درجهت حفاظت از حیات دریا و حفظ تنوع زیستی مورد استفاده قرار گیرد.