"Жизненно важные ключи" в глубоком времени«В настоящее время нет реальных прецедентов того, что происходит с нашей планетой», — говорит Рупнарин, соавтор исследования с Кеннетом Ангиелчиком, доктором философии из Чикагского музея поля. «Мы не можем заглянуть в недавнюю историю и найти этот конкретный коктейль из ускоренного изменения климата, разрушения среды обитания и глобального вымирания. Однако мы можем исследовать примеры крайних кризисов в летописи окаменелостей — оглядываясь назад во времени, чтобы восстановить то, что произошло, и как экосистемы отреагировали ».Как куратор геологии, Рупнарин привык мыслить в «глубоких временах» — это геологическая ссылка на обширные многомиллионные временные рамки, которые некоторые ученые используют, чтобы разгадывать тайны до-человеческого существования Земли. В прошлых вымираниях и климатических возмущениях могут отсутствовать человеческие факторы, движущие сегодняшними явлениями, но Роопнарин говорит, что эти периоды «содержат жизненно важные ключи» к тому, как естественные сообщества реагируют на кризисы и восстанавливаются.
«Проблема с исследованием исчезновений, произошедших более 200 миллионов лет назад, заключается в том, что не хватает окаменелостей или других геологических свидетельств, чтобы воссоздать совершенно законченную экосистему», — говорит Рупнарин. «Это немного похоже на знание того, что был проведен долгий и сложный эксперимент — массовое вымирание, но никто не делал заметок. Вот тут-то и пригодятся реконструкция и моделирование».
Моделирование древних исчезновенийРупнарин и Ангельчик интересовались факторами, которые способствовали или препятствовали стабильности, в то время как эти древние южноафриканские общины сталкивались с крупномасштабными беспорядками.
Они задавались вопросом, влияет ли на стабильность роль каждого вида в более широкой экосистеме больше, чем видовое богатство — количество различных видов в системе — а также количество и сила взаимодействий между видами. Ученые решили использовать хитроумную форму математического моделирования, чтобы понять важность этих переменных в (иногда пятнистых) ископаемых пищевых сетях.«Трудно сравнивать пищевые сети за такой огромный промежуток времени, особенно когда в летописи окаменелостей есть пробелы», — говорит Рупнарин. «Для каждого временного среза мы использовали« настоящую »экосистему до исчезновения, полную известных нам видов, чтобы помочь создать несколько альтернативных моделей пищевых сетей для одного и того же места и времени. Мы всегда считали количество видов постоянным, но делали изменения ролей, которые играло каждое животное, а также связей между хищниками и их добычей ».
Создав несколько альтернативных пищевых цепочек для каждого важного периода, ученые исследовали каждую, чтобы увидеть, насколько они могли быть стабильными. Результаты были неожиданными.«Мы увидели, что после беспокойства сообщества до исчезновения и всех его альтернативных моделей реальное сообщество всегда становилось наиболее стабильным», — говорит Рупнарин. «Поскольку мы придерживались постоянного уровня видового богатства, мы знаем, что экологические роли каждого вида — рабочие места в пищевой сети — являются ключевыми факторами, влияющими на стабильность общей картины. Удивительно, что некоторые из этих экосистем, возможно, остались относительно стабильными, несмотря на огромные масштабы. утрата биоразнообразия ".«Плохое время, чтобы быть крысой»
Помимо вопиющего отсутствия человеческого влияния, массовые вымирания во время пермского периода все еще выглядели совсем иначе, чем экологические потрясения, которые мы наблюдаем на Земле сегодня. Современные усилия по сохранению, как правило, сосредоточены вокруг крупных животных, таких как тигры, слоны и волки, и главных хищников, подвергающихся опасности, в то время как Роопнарин и Ангельчик показывают, что мелкие амниоты (рептилии и древние родственники млекопитающих) были наиболее уязвимы на ранней стадии это давний период вымирания.«Удивительно, что маленькие амниоты изначально подвергались наибольшему риску», — говорит Рупнарин. «Это не согласуется с земными вымираниями, которые мы наблюдаем сегодня, но это имеет смысл, если подумать о том, как по-другому выглядит Земля после стольких изменений и времени».
«Я говорю, — добавляет Рупнарин, — что это было плохое время для крысы. Мы думаем, что сейчас они могут выжить во всем, но в пермский и триасовый периоды их древние кузены сыграли неудачную роль в более широком сообществе. . Пищевые сети в то время могли оставаться стабильными, если бы в них доминировали крупные амниоты и не хватало более мелких, но не наоборот. Несмотря на индивидуальный успех, в совокупности более мелкие виды не могли поддерживать очень стабильные сообщества.
Со временем качество отдельный бизнес имеет меньшее значение, чем качество экономики в целом ».Пищевые сети как инструменты сохраненияКаждая линия сложной пищевой сети представляет собой мощное взаимодействие экосистемы и обмен энергией. Подсказки из прошлых систем, которые восстановились или вышли из строя после бедствий, помогают ученым заглянуть в будущее постоянно меняющегося мира природы.
Результаты этого исследования являются настоятельным призывом к повышенному вниманию к современным пищевым сетям — области исследований, которую, по словам Рупнарин, требует повышенного внимания во время беспрецедентного экологического стресса.«Нам необходимо понять отношения между видами, которые мы ведем к вымиранию, и роль, которую они играют в стабильности экосистемы», — говорит Рупнарин. «Мы знаем, что гибель атлантической трески нанесла ущерб морским экосистемам, но мы очень мало знаем о том, как экология большинства видов связана со стабильностью. Может быть удивительно, какие виды помогают удерживать экосистемы вместе. Нам отчаянно нужно больше данных для современной окружающей среды . "Рупнарин говорит, что музейные коллекции, в том числе почти 46 миллионов экземпляров Академии, являются мощным инструментом в гонке за пониманием того, что помогает окружающей среде оставаться стабильной.
Применительно к научным образцам новые технологии и передовые методы помогают раскрыть сложные взаимосвязи, присущие биоразнообразию — и находящимся под угрозой — регионам во всем мире.