今天發(fā)表在《自然》雜志上的新研究表明，地質(zhì)時(shí)間尺度上河流、山脈、海洋和沉積物養(yǎng)分的運(yùn)動(dòng)是地球生物多樣性的核心驅(qū)動(dòng)力。

研究還表明，生物多樣性的演變速度與板塊構(gòu)造的速度相似，板塊構(gòu)造是驅(qū)動(dòng)大陸、山脈和海洋形狀的緩慢地質(zhì)過程。

“這個(gè)速度比目前人類活動(dòng)造成的滅絕速度慢得多，”地球科學(xué)學(xué)院的主要作者特里斯坦·塞勒斯博士說。

這項(xiàng)研究回顧了地球五億多年的歷史，一直追溯到寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之后的時(shí)期，當(dāng)時(shí)的生命大爆發(fā)確立了現(xiàn)代生命的主要物種類型。

薩勒斯博士說：“地球表面是我們星球的生命皮膚。隨著地質(zhì)時(shí)間的推移，該表面隨著河流的演變而演變，將景觀破碎成環(huán)境多樣化的棲息地。

“然而，這些河流不僅雕刻峽谷和形成山谷，而且還發(fā)揮著地球循環(huán)系統(tǒng)的作用，作為養(yǎng)分和沉積物從源頭(山脈)轉(zhuǎn)移到匯(海洋)的主要管道。

薩勒斯博士說：“雖然現(xiàn)代科學(xué)對(duì)全球生物多樣性的了解日益加深，但我們傾向于通過狹隘的專業(yè)知識(shí)來看待這一問題。” “這就像只從一扇窗戶看房子內(nèi)部，并認(rèn)為我們了解它的建筑。

“我們的模型將超過 5 億年的物理、化學(xué)和生物系統(tǒng)連接到 500 萬年的塊中，分辨率為 5 公里。這讓我們對(duì)物種多樣性的形成和時(shí)間的驅(qū)動(dòng)因素有了前所未有的了解，”他說。

1994 年，在悉尼西部藍(lán)山一個(gè)僻靜的山谷中發(fā)現(xiàn)了古老的瓦勒邁松樹種，讓我們得以一睹時(shí)間、地質(zhì)、水文、氣候和遺傳學(xué)在生物多樣性和物種生存中所發(fā)揮的整體作用。

景觀在地球生命軌跡中發(fā)揮作用的想法可以追溯到德國(guó)博物學(xué)家亞歷山大·馮·洪堡。他的工作啟發(fā)了查爾斯·達(dá)爾文和阿爾弗雷德·華萊士，他們是第一個(gè)注意到動(dòng)物物種邊界對(duì)應(yīng)于景觀不連續(xù)性和梯度的人。

悉尼大學(xué)博士生 Beatriz Hadler Boggiani 說：“快進(jìn)近 200 年，我們對(duì)過去 5.4 億年海洋和陸地生物多樣性如何形成的理解仍在不斷形成。 ”

“從化石記錄和遺傳學(xué)研究中可以很好地確定生物多樣性模式。然而，這種進(jìn)化的許多方面仍然是個(gè)謎，例如大陸植物的擴(kuò)張和海洋生物的快速多樣化之間存在一億年的延遲。”

在開創(chuàng)性的研究中，來自悉尼大學(xué)、法國(guó)國(guó)家研究機(jī)構(gòu)ISTerre和法國(guó)格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提出了一種統(tǒng)一理論，將海洋和陸地領(lǐng)域的生命進(jìn)化與沉積物聯(lián)系起來脈沖由過去的風(fēng)景控制。

“由于地球表面的演化是由地圈和大氣之間的相互作用決定的，它記錄了它們累積的相互作用，因此應(yīng)該為生物多樣性的演化提供背景，”格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)的勞倫特·哈森博士說。

該團(tuán)隊(duì)沒有單獨(dú)考慮環(huán)境難題的各個(gè)孤立部分，而是開發(fā)了一個(gè)模型，將它們結(jié)合起來并以高分辨率模擬這些力的復(fù)合效應(yīng)。

薩勒斯博士說：“正是通過用遺傳學(xué)、化石、氣候、水文和構(gòu)造來校準(zhǔn)刻在地球表面的物理記憶，我們才研究了我們的假設(shè)。”

該團(tuán)隊(duì)利用三月份在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的開源科學(xué)代碼，利用有關(guān)景觀海拔、侵蝕率、主要河流水體和沉積物地質(zhì)輸送(稱為沉積物通量)的現(xiàn)代信息對(duì)詳細(xì)模擬進(jìn)行了校準(zhǔn)。

這使得該團(tuán)隊(duì)能夠結(jié)合地球化學(xué)代理并測(cè)試不同的構(gòu)造和氣候重建來評(píng)估他們對(duì) 5 億年的預(yù)測(cè)。然后，地球科學(xué)家將預(yù)測(cè)的沉積物脈沖與從古生物學(xué)數(shù)據(jù)匯編中獲得的海洋和陸地領(lǐng)域的生命進(jìn)化進(jìn)行了比較。

格勒諾布爾大學(xué)博士生Manon表示：“簡(jiǎn)而言之，我們重建了 5.4 億年前開始的顯生宙時(shí)期的地球地貌，并研究了不斷演變的河流網(wǎng)絡(luò)、沉積物轉(zhuǎn)移以及已知的海洋和植物科分布之間的相關(guān)性。”洛瑟里說道。

當(dāng)將預(yù)測(cè)的進(jìn)入海洋的沉積物流量與海洋生物多樣性進(jìn)行比較時(shí)，分析顯示出很強(qiáng)的正相關(guān)性。

在陸地上，作者設(shè)計(jì)了一個(gè)整合沉積物覆蓋和景觀變異性的模型，以描述景觀容納不同物種的能力。在這里，他們?cè)俅伟l(fā)現(xiàn)了過去 4.5 億年的代理與植物多樣性之間存在驚人的相關(guān)性。

儒勒·凡爾納在其 1864 年的小說《地心之旅》中將這一點(diǎn)歸功于他虛構(gòu)的英雄奧托·利登布洛克教授：

“地球上僅在第二個(gè)時(shí)期才存在動(dòng)物生命，當(dāng)時(shí)河流沉積了土壤沉積物，取代了原始時(shí)期的熾熱巖石。”

薩勒斯博士說：“利登布洛克教授對(duì)其侄子阿克塞爾的觀察與我們的假設(shè)非常吻合。因此，儒勒·凡爾納受到洪堡作品的極大啟發(fā)也就不足為奇了。”