ИЗУЧЕНИЕ МАССОВЫХ ВЫМИРАНИЙ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ - ПРИМЕР СОБЫТИЙНОГО АНАЛИЗА - Событийный анализ
Одним из наиболее заметных направлений развития наук о Земле во второй половине XX и в начале XXI века стало изучение массовых вымираний - одних из наиболее ярких событий в эволюции органического мира, которые служат предметом рассмотрения как геологии и, в частности, палеонтологии, стратиграфии, палеоэкологии и палеобиологии, так и геоэкологии. Последнюю интересует абстрактное экологическое моделирование кризисов и обсуждение вопросов, связанных с возможным влиянием человека на исчезновение видов фауны и флоры. Кроме того, изучая массовые вымирания, мы тем самым касаемся возможных сценариев отдаленного будущего человечества.
В настоящее время идентифицировано достаточно большое количество массовых вымираний. При этом среди них есть как особо крупные события, например, имевшие место на границах перми/триаса или мела/палеогена, так и менее масштабные, например, происходившие на рубеже плинсбаха/тоара, юры/мела или сеномана/турона. Хотя совершенствование палеонтологической летописи в дальнейшем, несомненно, приведет к пересмотру существующих представлений и исключению некоторых биотических событий из числа собственно массовых вымираний, все-таки общий их список, скорее всего, возрастет, т. к. некоторые массовые вымирания в силу тех или иных причин, вероятно, до сих пор остаются неидентифицированными.
Вымирание - это окончательное исчезновение таксона определенного иерархического уровня. Видится необходимым отметить, что термин "вымирание" применим именно к таксонам, а не к отдельным особям. Важно также подчеркнуть, что любое исчезновение не является вымиранием. Исчезнув на определенном стратиграфическом рубеже, тот же самый таксон может появиться через некоторое время вновь. Это так называемый эффект Лазаруса. В целом, вымирание - это неотъемлемая составляющая динамики таксономического разнообразия в эволюции как биоты в целом, так и отдельных ее групп. Вымирание таксонов земной биоты происходит постоянно, то усиливаясь, то, наоборот, замедляясь. Такое изменение скорости вымирания определяется числом вымерших таксонов в определенном интервале геологического времени.
К массовым вымираниям относится все, сказанное выше. Однако это понятие по своему смыслу значительно "уже". Отличительной чертой этих событий является предполагаемая для них катастрофичность. Масштабы ее таковы, что массовые вымирания выступают в качестве одних из наиболее экстремальных, критических "точек" в геологической истории. Катастрофичность предполагает ряд признаков, которыми должны характеризоваться массовые вымирания. Они одновременно являются и некими критериями для отнесения событий в эволюции биоты к числу последних.
Во-первых, массовым вымираниям подвергаются группы ископаемых организмов, играющие приоритетную роль в структуре биоты на интервале времени, предшествующем катастрофе. Во-вторых, вымереть должна не одна, а несколько групп организмов. Структура биоты довольно сложна, а потому гибель только лишь одной эволюционной ветви не означает глобальной, "массовой" катастрофы. В-третьих, вымирание должно охватить значительную, часто бульшую часть таксонов, входящих в группы организмов, подвергшихся вымиранию. В-четвертых, вымирание должно быть глобальным, т. е. проявленным по всей планете или на большей ее части. В-пятых, вымирание должно затрагивать группы, характеризующиеся большими таксономическим разнообразием, численным обилием и широким пространственным распространением. В-шестых, одним из важнейших признаков катастрофичности следует считать кратковременность массовых вымираний. Они должны реализовываться за сравнительно короткие промежутки времени, представляющимися весьма малыми в сравнении с интервалами, на которых происходит такое же количество изменений, но при постепенной эволюции. Наконец, в-седьмых, массовые вымирания должны индицировать общий биосферный (биотический) кризис, часто параллелизуемый с глобальными катастрофическими событиями в палеосреде, например, аноксиями, усилением вулканической активности, резким изменением уровня моря, импактами и т. д.
Что касается расположения массовых вымираний в общей последовательности событий эволюции биоты, то они, в отличие от вымираний вообще, происходят дискретно во времени. Они зачастую знаменуют не смену, а лишь нарушение генеральных эволюционных тенденций. Массовые вымирания в подавляющем большинстве случаев не приводят к полному и окончательному исчезновению групных групп ископаемых организмов, для которых характерно "сквозное" существование в фанерозое (фораминифер, брахиопод, двустворчатых моллюсков и т. д.). Если это и имеет место, то массовые вымирания по сути лишь завершают длительный процесс деградации группы. Вместе с тем, всегда имеет место сильное сокращение таксономического разнообразия.
Идентификация массовых вымираний возможна на основании анализа динамики таксономического разнообразия ископаемых организмов. Это признается большинством исследователей. Вместе с тем, подходы к идентификации массовых вымираний весьма разнообразны. Для выбора действительно правильного пути необходимо четко понять, что есть динамика таксономического разнообразия и каковы ее составляющие.
Под динамикой таксономического разнообразия в целом можно понимать изменение одного или нескольких показателей, учитывающих численность таксонов в интервалы или моменты геологического времени. К этим показателям необходимо, прежде всего, отнести общее число таксонов, число появившихся, новых, исчезнувших, вымерших, краткоживущих и транзитных таксонов. Кроме того, от перечисленных могут быть получены некоторые производные или комплексные показатели, например, отношение новых к вымершим таксонам. Рассчитываются и более сложные индексы, в т. ч. учитывающие и обилие таксонов, например, б-Fisher. Однако основной составляющей динамики таксономического разнообразно следует считать изменение общего числа таксонов, а также новых (таксонообразование) и вымерших (вымирание таксонов, собственно вымирание) таксонов. Необходимость отличия двух последних от соответственно появившихся и исчезнувших таксонов продиктована частым проявлением упоминавшегося выше Лазарус-эффекта. Таксон может на определенное время исчезнуть, но затем появиться вновь, т. е. он не исчезает окончательно (не вымирает) и не впервые появляется (не возникает как новый). Именно по указанным трем главным составляющим динамики таксономического разнообразия следует проводить идентификацию массовых вымираний.
Вполне очевидно, что для собственно идентификации массовых вымираний не имеет большого смысла принимать во внимание динамику таксонообразования, хотя она необходима для изучения их механизма. Может возникнуть впечатление, что наиболее логичным будет обратиться к анализу динамики вымирания таксонов. Однако насколько это будет верным? Собственно вымирание происходит, как говорилось, на протяжении всего развития органического мира и любой взятой в отдельности группы. Оно то усиливается, то, наоборот, замедляется. На каком-то определенном интервале оно может резко увеличиться. Но если далее возрастет и таксонообразование, то последнее может вполне компенсировать потери и общая численность таксонов не отразит усиления вымирания. Основным критерием идентификации массовых вымираний является их катастрофичность. Если образование новых таксонов покрывает вымирание, то насколько допустимо говорить о катастрофе? Даже если рассматриваемая группа организмов была затронута вымиранием весьма глубоко, ее одновременное восстановление свидетельствует либо о высокой скорости трансформации группы, либо о том, что группа способна ответить всего лишь крупной трансформацией на критические внешние условия, т. е. она устойчива к катастрофическому воздействию. Однако даже в том случае, когда вымирание оказывается некомпенсируемым, представляется, что о действительной катастрофичности событий можно судить именно по изменению общей численности таксонов. Это весьма важно, т. к. зачастую пик собственно вымирания и минимум разнообразия несовпадают во времени.
Следовательно, при идентификации массовых вымираний наибольшее значение имеет изучение изменения численности таксонов (общей динамики разнообразия).
На кривых изменения численности таксонов массовые вымирания проявлены в той или иной степени резко выраженными отрицательными пиками (Рисунок 3). Таким образом, массовые вымирания должны рассматриваться как экстремальные эволюционно-диферсификационные события.
Надо отметить, что изменение таксономического разнообразия как для отдельных групп, так и для биоты в целом происходит крайне неравномерно, часто с попеременным чередованием минимумов и максимумов. Необходимо отметить, что пики массовых вымираний на кривых изменения разнообразия должны отличаться от остальных существенно большей интенсивностью. Вместе с тем, вряд ли допустимо говорить о возможности определения четкого количественного критерия, который бы позволил отличить массовое вымирание от ординарного снижения разнообразия. Правильным будет в каждом конкретном случае принимать конкретное решение относительно возможности отнесения данного события, фиксируемого кривой изменения общей численности таксонов, к массовому вымиранию.
Датировка массового вымирания включает в себя определение его начала, конца и собственно пика. Выше говорилось, что последний соответствует отрицательному экстремуму на кривой изменения общей численности. Однако о начале массового вымирания и его прекращении можно судить также и по кривым таксонообразования и вымирания, анализируя начало инициации и терминации процессов, знаменующих его начало и конец. Датировка массового вымирания неразрывно связана с анализом его механизма реализации. Последний предполагает изучение взаимосвязи динамики таксонообразования и собственно вымирания и их влияния на общее разнообразие.
Рисунок 3 - Массовые вымирания
Начало массового вымирания необходимо датировать на самому первому появлению признаков его подготовки на кривой одной (любой) из составляющих динамики разнообразия. Конец, соответственно, - по окончательному исчезновению признаков влияния массового вымирания. Длительность массового вымирания может быть различной. Они могут фиксироваться в интервале от долей зоны до эпохи. Достоверно длительность массового вымирания оценить трудно, особенно при анализе динамики разнообразия по суммарному числу таксонов в интервалах. Чем более детально во времени рассматривается разнообразие, тем более достоверно будет определена длительность массового вымирания. Надо отметить, что при увеличении детальности рассмотрения, массовое вымирание может оказаться более кратким. Иногда при снижении детальности оно не будет фиксироваться вовсе.
Вполне очевидно, что массовые вымирания проявляются различным образом на разных уровнях организации биоты. Представляется вполне очевидным предположить, что с увеличением ранга анализируемых таксонов степень выраженности массового вымирания на кривой их разнообразия будет уменьшаться. С другой стороны, таксоны любого ранга реальны, следовательно, и системы их могут рассматриваться как самостоятельные образования. Это предопределяет различия в проявленности массовых вымираний в динамике разнообразия таксонов разных рангов с необязательным соблюдением указанной выше закономерности.
К сожалению, недостаточное внимание уделяется обычно пространственному проявлению массовых вымираний, хотя эта проблема является во многом ключевой. Выводы относительно проявленности массовых вымираний, сделанные для отдельных регионов могут существенно отличаться, т. к. мало какое событие в истории планеты проявляется равномерно в пространстве; отличаться они могут также и от результатов глобальных исследований. При сравнении проявленности массовых вымираний в динамике таксономического разнообразия в разных регионах и для планеты в целом необходимо исходить из следующих соображений. Во-первых, массовое вымирание как глобальное событие должно быть зафиксировано в общепланетарном изменении численности таксонов ископаемых организмов. Если такового для данного временного интервала не наблюдается, но экстремальное событие было идентифицировано при анализе региональных данных, то либо оно является только региональным, либо глобальная палеонтологическая летопись для данного интервала содержит дефекты (что, кстати, весьма вероятно). Во-вторых, если изменение численности ископаемых организмов в данном регионе происходит без резких экстремумов, но для того же времени при анализе глобальных данных было установлено массовое вымирание, то это вовсе не должно рассматриваться как свидетельство неправильности идентификации последнего (хотя и это вероятно). Возможно, массовое вымирание не проявилось в данном регионе. Наконец, в-третьих, массовое вымирание в конкретном регионе может проявиться не в виде экстремального события, а только лишь как небольшое снижение численности таксонов или некоторое усиление собственно вымирания таксонов.
Из такого несоответствия результатов региональных и глобальных исследований можно извлечь и достаточную пользу, а именно сделать заключение о пространственной проявленности массовых вымираний и даже создать количественную модель неоднородности этих событий. При этом очевидно, что чем более неоднородно проявлено массовое вымирание в палеопространстве и чем меньше "ареал" его максимального воздействия, тем слабее оно должно быть проявлено в глобальном изменении разнообразия биоты.
При различных сравнениях результатов изучения массовых вымираний видится необходимо также учитывать и то, что это - селективные явления. Причем избирательность по отношению к различным группам может проявиться различно в разных регионах. Этому способствует, во-первых, то, что сама по себе селективность достаточно случайна, а, во-вторых, - что сообщества организмов в различных регионах находятся в несколько отличном состоянии и обладают различным же потенциалом противостояния катастрофе, от чего во многом зависит проявление последней.
Существуют два принципиальных подхода к изучению массовых вымираний.
Наиболее достоверно массовое вымирание может быть установлено при интерпретации событий глобальной палеонтологической летописи, т. е. при рассмотрении динамики таксономического разнообразия всей биоты Земли. Далее изучение динамики разнообразия отдельных групп ископаемых организмов и в отдельных регионах (или даже в представительных разрезах) позволяет скорректировать представления о данном массовом вымирании и его проявленности в пространстве и/или для отдельных составляющих биоты.
Второй подход предполагает обратную процедуру. В отсутствии, сложности интерпретации или неоднозначности глобальных данных массовое вымирание может быть идентифицировано при изучении изменения разнообразия для отдельных групп ископаемых организмов и/или отдельных регионов (или представительных разрезов). Однако в каждом таком случае может быть сделан вывод о в той или иной степени выделяющемся событии или о кризисе, который лишь гипотетически может представляться массовым вымиранием, тогда как вывод о наличии последнего может следовать только после сопоставления результатов по нескольким регионам или нескольким группам организмов. Далее привлечение новых данных по регионам или отдельным группам организмов позволит обсудить проявленность данного события. Окончательная его валидизация может быть связана с проведением анализа глобальной динамики разнообразия биоты.
Хотя массовых вымираний на памяти человека не было, вопрос о возможном влиянии антропогенной деятельности на биоразнообразие остается открытым. С одной стороны признается, что некотролируемая эксплуатация природных ресурсов может действительно привести к массовому исчезновению большого количества видов. С другой стороны, на протяжении истории человечества, когда его хозяйственная деятельность не лимитировалась природоохранными мероприятиями, достоверно известно об ичезновении всего нескольких видов, тогда как о массовом вымирании можно было бы говорить только в том случае, если бы биоразнообразие сократилось хотя бы на 10-20%. Учитывая появление эффективных сдерживающих механизмов и реализацию огромного комплекса природоохранных мероприятий, можно утверждать, что антропогенная деятельность в обозримом будущем не может в принципе вызвать массового вымирания земной биоты.
Событийный анализ массовый вымирание
Похожие статьи
-
ВВЕДЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СОБЫТИЯХ И СОБЫТИЙНОМ АНАЛИЗЕ - Событийный анализ
Событийный анализ находит широкое применение в науках о Земле (особенно в геологии) в настоящее время. Научная грамотность геологами, географа или...
-
Развитие экологии в последние десятилетия 20-го века - Экология как наука: история становления
Во второй половине 20-го в. завершается становление экологии как самостоятельной науки, имеющей собственную теорию и методологию, свой круг проблем, и...
-
Будущий климат - Глобальные изменения климата Земли
Предсказуемость и моделирование. Климатическая система Земли содержит в себе элементы, зависящие от многих случайных величин, поэтому подробный прогноз...
-
Развитие популяционного подхода - Экология как наука: история становления
Одной из важнейших задач популяционной экологии было выявление общих закономерностей динамики численности популяций - как отдельно взятых, так и...
-
Предмет и объекты изучения экологии Экология и история ее развития. Место экологии в системе естественных и социальных наук. Методы экологических...
-
В результате экологического анализа нами был выделен ряд экоморф по отношению к влажности почвы (рисунок 3). Преобладают мезофиты - 20 видов ( Quercus...
-
Динамика популяций - Общая экология
Динамика популяций - это процессы изменения ее основных биологических показателей (численности, биомассы, структуры) во времени в зависимости от...
-
Экология популяций - Основы экологии
Раздел общей экологии, изучающий популяции, называется демэкологией. Важнейшей задачей демэкологии является изучение условий формирования популяций,...
-
В последние десятилетия в Европе уделяется большое внимание проблемам, связанным с образованием и утилизацией отходов, в частности твердых бытовых и...
-
Для сравнения изучаемых луговых степей взяты описания одноименных ассоциаций. На Возвышенности Северного Казахстана описания проводились в заказниках...
-
Солнечная энергетика - одна из самых перспективных и быстрорастущих отраслей мировой экономики, и по утверждению Европейской ассоциации фотовольтаики...
-
Четвертый этап становления экологии - История становления экологии как науки
В начале 40-х годов XX столетия наступил четвертый этап в истории экологии, возникает новый подход к исследованиям природных экосистем. Г. Гаузе (1934)...
-
Для более объективного подхода к установлению степени взаимосвязи между изучаемыми локальными флорами, использовали несколько коэффициентов общности:...
-
Хотелось бы отметить, что по оценкам Казастанского министерства по охране окружающей среды почти все население Казахстана живет в зонах с повышенным...
-
Развитие экосистемных исследований - Экология как наука: история становления
Термин "экосистема" был предложен в 1935 году видным английским экологом-ботаником Артуром Тенсли (1871-1955) для обозначения естественного комплекса...
-
Пути выхода из кризиса - Биосфера и предотвращение экологической катастрофы
"...Чем можем сейчас служить на Земле с наибольшею пользою? Нужно оздоравливать Землю. Нужно в целом ряде мероприятий провести мировую задачу...
-
Растительный покров Краснодарского края чрезвычайно разнообразен. Здесь, на площади восьмидесяти тысяч квадратных километров наглядно представлена...
-
Загрязнение окружающей среды - нежелательное изменение ее свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Оно приводит...
-
Обсуждение - Фитопланктон специального промышленного водоема В-17 ПО "Маяк"
За время наблюдений для фитопланктона водоема В-17 были отмечены следующие характерные особенности. Численность и биомасса фитопланктона в летний период...
-
Анализ воздействия железнодорожного транспорта на экосистемы - Воздействие транспорта на экологию
Деятельность железнодорожного транспорта оказывает воздействие на окружающую природную среду всех климатических зон и географических поясов нашей страны,...
-
Строение оболочек Земли, их структура, зональность, динамика - Общая экология
Земля имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер), - внутренних и внешних. К внутренним относится ядро, мантия, а к...
-
ПЛОДОРОДИЕ, ОТПУЩЕННОЕ СОЛНЦЕМ - Земля на грани бесплодия
До появления индустрии, развивавшейся на ископаемых источниках энергии, рождение которой датируется началом прошлого столетия, и сельскохозяйственное...
-
Глобальные прогностические модели - Анализ популяции живых организмов в экосистеме
Человек всегда стремился узнать свое будущее и будущее всего человечества. В настоящее время многие футурологи предсказывают мрачную картину развития...
-
На данный момент видны явные изменения окружающей среды. Это связанно с изменением вносимых компонентов в окружающую среду. Экологические факторы...
-
Разрушение озонового слоя земли хлорфторуглеводородами - Озоновый слой
В 1985 г. специалисты по исследованию атмосферы из Британской Антарктической Службы сообщили о совершенно неожиданном факте: весеннее содержание озона в...
-
Семенные банки - гарантия вымирания? - Спасти растения
По данным Всемирного союза охраны природы, 11 000 из 18 000 исследованных видов растений и животных грозит исчезновение. Ученые могут лишь строить...
-
Определение экологической устойчивости Устойчивое развитие, удовлетворяющее потребностям жизнедеятельности живущих людей и обеспечивающее жизнь и...
-
Изменение климата Земли. Разрушение озонового слоя В результате изучения материалов метеорологических наблюдений, выполняемых во всех районах земного...
-
При создании территориальной природоохранной программы формируется набор мероприятий, реализации которых позволяет достичь поставленную цель по...
-
ЭКОСИСТЕМА И ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ТЕРРИТОРИИ - Анализ экологических проблем
Понятие "экосистема" введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и...
-
Действия, способные спасти Землю - Парниковый эффект
Сохранение лесов. Остановка вырубки лесов. Растения - наше спасение! Кроме того, нужно не только сохранять существующие леса, но и активно высаживать...
-
Парниковый эффект и климат Земли, Влияние на жизнь людей - Парниковый эффект
Когда мы говорим о последствиях парникового эффекта, мы понимаем влияние его на климат Земли. В первую очередь - это глобальное потепление. Многие...
-
На всем протяжении истории человечества воздействие общества на природу развивалось не как простой линейный процесс. Напряженная, а в ряде случаев...
-
Основные этапы и способы переработки мусора Проанализировав огромное количество опубликованных данных, касающихся здоровья людей, живущих возле свалок во...
-
Несмотря на огромную ценность животного мира, человек, овладев огнем и оружием, еще в ранние периоды своей истории начал истреблять животных (так...
-
На всем протяжении истории человечества воздействие общества на природу развивалось не как простой линейный процесс. Напряженная, а в ряде случаев...
-
Анализ экологической обстановки Чебоксарского района Чебоксарский район, расположенный вокруг химзаводов, входит в зону реального и возможного заражения...
-
Функции биосферы в развитии Земли - Основы экологии
В развитии природы Земли одной из важнейших функций биосферы является превращение космических излучений в электрическую, химическую, механическую,...
-
Изучаемые луговые степи, как зональный элемент растительного покрова лесостепи характеризуются флористико-фитоценотической самобытностью и...
-
Систематический анализ В работе использованы следующие термины: Северный Казахстан флора - выявленная флора луговых степей Возвышенности Северного...
ИЗУЧЕНИЕ МАССОВЫХ ВЫМИРАНИЙ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ - ПРИМЕР СОБЫТИЙНОГО АНАЛИЗА - Событийный анализ