صدفها داستان بقای اقیانوس را روایت میکنند – سایت علمی بیگ بنگ
بیگ بنگ: طی ۵۴۰ میلیون سال گذشته، فسیلهای صدفها نشان دادند که زیستتوده (biomass) موجودات دریایی، همگام با افزایش تنوع زیستی، در بیشتر دورانها افزایش یافته است؛ البته با کاهشهایی ناگهانی در دورههای انقراض بزرگ زمین.
به گزارش بیگ بنگ، دانشمندان دانشگاه استنفورد با بررسی ۷۷۰۰ نمونه سنگ آهک حاوی صدفهای فسیلشده، دریافتند که دریاهایی با تنوع بیشتر گونهها، مواد مغذی را بهتر بازیافت میکنند و شبکههای غذایی پیچیدهتری میسازند، روندی دیرینه که اکنون با تهدید از دست رفتن گونهها بهدلیل فعالیتهای انسانی روبهروست.
روند حیات اقیانوسی در نیم میلیارد سال گذشته
در یک مطالعۀ پیشگامانه، پژوهشگران استنفورد تغییرات زندگی دریایی را طی ۵۴۰ میلیون سال گذشته دنبال کردند. آنها با بررسی بیش از ۷۷۰۰ نمونه سنگ آهک پر از صدفهای فسیلشده، نشان دادند که زیستتوده کلی موجودات دریایی در طول زمان بهطور کلی افزایش یافته است، جز در دورههایی که زمین دچار انقراضهای بزرگ شده است.
این الگو با روند افزایشی تنوع زیستی که نخستینبار در قرن نوزدهم کشف شد، مطابقت دارد. تنوع بیشتر گونهها با زیستتوده بیشتر همراه بوده، که ارتباط مستقیمی با میزان انرژی و منابع غذایی در دریاهای باستانی دارد. این پژوهش، شکاف بزرگی در درک ما از عملکرد اکوسیستمهای باستانی را پر میکند.
“پولکیت سینگ” پژوهشگر فوقدکترای علوم زمین و سیارات در دانشکده پایداری دانشگاه استنفورد، میگوید: «درک زیستتوده بسیار مهم است، چون ویژگیهای کلیدی یک اکوسیستم را نشان میدهد که صرفاً با شمارش گونهها یا پر شدن جایگاههای زیستی قابل شناسایی نیست.» وی افزود: «اما هرچه به گذشته میرویم، اندازهگیری زیستتوده دشوارتر میشود و این همان شکاف بزرگ در تاریخ زیستی است که ما خواستیم پر کنیم.»
زیستتوده آینهای از شکوفایی تنوع زیستی دریایی
بیشتر سرنخها از صدفهای جانوران، جلبکها و تکسلولیها بهدست آمد. این اجزای سخت بهخوبی ثبت کردهاند که چه میزان ماده زنده در دورههای مختلف بر بستر دریا تهنشین شده است. افزایش زیستتوده نشاندهندهی اقیانوسهای پُربارتر و دارای شبکههای غذایی قویتر و بازیافت مؤثرتر مواد مغذی است. همچنین تحلیلها تأیید میکند که وقتی تنوع زیستی سقوط میکند، بهرهوری اکوسیستم میتواند برای میلیونها سال کاهش یابد.
“جاناتان پین” استاد زمینشناسی در دانشگاه استنفورد، میگوید: «یافتههای ما نشان میدهد که زیستتوده با تنوع زیستی در ارتباط است و از دست دادن تنوع زیستی میتواند برای دورههای زمینشناسیِ معنیدار، بهرهوری را کاهش دهد؛ که این خود دلیلی دیگر برای ضرورت حفاظت از تنوع زیستی، چه برای سلامت انسانها و چه برای سیارهی ما است.»
کشف شواهد فسیلی از صدفها
برای مدتی طولانی، دانشمندان بهدلیل پیچیدگی بالا و دشواری جمعآوری دادهها، از اندازهگیری زیستتوده خودداری کرده بودند. اما “پولکیت سینگ” با جسارت علمی، این چالش را پذیرفت و سالها صرف جمعآوری دادههای منتشرشده در دهههای گذشته، و نیز نمونهبرداریهای جدید کرد.
“پین” گفت: «اولین تلاش کمی برای ترسیم نمودار تنوع زیستی در طول زمان زمینشناسی در سال ۱۸۶۰ انجام شد، اما تا پیش از مقالهی سینگ، هیچ مطالعهای مشابه آن برای زیستتوده وجود نداشت.»
در این مطالعه، سینگ و همکارانش بیش از ۷۷۰۰ نمونه سنگ آهک دریایی از سراسر جهان را که در بیش از ۱۰۰ مقاله علمی ثبت شده بودند، بررسی کردند. آنها از روشی استاندارد به نام “شمارش نقطهای پتروگرافی” برای سنجش درصد بقایای اسکلتی استفاده کردند. این روش شامل بریدن و صیقل دادن بسیار نازک سنگها برای عبور نور، و سپس بررسی دقیق آنها زیر میکروسکوپ است.
فراز و فرودهای حیات در میان انقراضهای بزرگ
در دورهی کامبرین — حدود ۵۴۰ میلیون سال پیش — بهطور میانگین کمتر از ۱۰٪ از نمونهها شامل مواد صدفی بودند. اما با ورود به دوره اردویسین، این مقدار افزایش یافت، بازتابی از «انفجار کامبرین» که تنوع و پیچیدگی حیات را بهشدت افزایش داد. ابتدا اسفنجهای کلسیمی سهم زیادی از زیستتوده داشتند، اما بعدها جای خود را به خارپوستان (مانند نیاکان ستارهدریایی) و بندپایان دریایی (مثل تریلوبیتها و نیاکان خرچنگها) دادند.
در حدود ۲۳۰ میلیون سال بعد، محتوای صدفی به بیش از ۲۰٪ رسید، تا اینکه یکی از پنج انقراض بزرگ در دوره دونین پایانی (۳۷۵ تا ۳۶۰ میلیون سال پیش) باعث افت شدید شد. بزرگترین سقوط در تاریخ زیستشناسی در حدود ۲۵۰ میلیون سال پیش رخ داد، یعنی در زمان انقراض پرمین، تریاس یا “مرگ بزرگ”، که درصد صدف به حدود ۳٪ سقوط کرد.
با وجود این، زندگی دوباره بازگشت و در دوره کنونی — دوره سنوزوئیک — میزان صدف در سنگها به بیش از ۴۰٪ رسیده است، عمدتاً به لطف مشارکت فراوان نرمتنان (مانند صدفها) و مرجانها.
آزمایشهای دقیق برای تأیید الگوهای جهانی
یکی از چالشهای اصلی، اطمینان از آن بود که این افزایش صدف در سنگها واقعاً نمایانگر رشد زیستتوده است، نه بهدلیل کاهش شکارگران صدفها یا سوگیریهای نمونهبرداری.
برای اطمینان، پژوهشگران نمونهها را بر اساس عمق (آب کمعمق یا عمیق)، عرض جغرافیایی و موقعیت قارههای باستانی تقسیمبندی کردند. نتایج در همه شرایط یکسان باقی ماند — تأییدی بر جهانی بودن الگوی مشاهدهشده. “سینگ” گفت: «هرچه بیشتر نمونهها را دستهبندی کردیم و آزمایشهای بیشتری انجام دادیم، متوجه شدیم این الگوهای زیستی بزرگ در طول زمان پایدار هستند.»
تنوع زیستی، عامل کلیدی بهرهوری اقیانوسی
اما چرا حیات دریایی بهطور کلی رشد کرده است؟ شواهد نشان میدهد که افزایش تنوع زیستی نقش اصلی را ایفا کرده است. موجودات دریایی با تخصصگرایی بیشتر و گوناگونی بالا، میتوانند انرژی بیشتری از منابع موجود استخراج کنند و بازیافت مواد مغذی در شبکههای غذایی کارآمدتر صورت گیرد — از فیتوپلانکتونها (تولیدکنندههای اصلی) تا تجزیهکنندهها.
“سینگ” توضیح داد: «ایده کلی این است که با افزایش منابع غذایی، اکوسیستم میتواند زندگی بیشتری را پشتیبانی کند، انرژی بیشتری در دسترس است، و این منجر به زیستتودهی بالاتر میشود.»
تهدید انسانی برای دستاوردهای میلیونساله
اما آیا این فراوانی که طی صدها میلیون سال ساخته شده، دوام خواهد داشت؟ پاسخ نامشخص است، زیرا تأثیرات انسانی — از کودهای شیمیایی و ماهیگیری بیرویه تا اسیدی شدن اقیانوسها — در مدتزمانی بسیار کوتاه رخ دادهاند. امروزه، بسیاری از دانشمندان معتقدند که ما وارد ششمین انقراض بزرگ شدهایم، انقراضی که ناشی از فعالیتهای انسانی است. از بین رفتن تنوع زیستی میتواند زیستتوده را کاهش دهد و این کاهش احتمالاً در سوابق فسیلی آینده قابلمشاهده خواهد بود.
“پین” گفت: «از منظر مطالعه ما، دوران کنونی بسیار پیچیده است، چرا که فعالیت انسانی در حال تغییر سریع شرایط در سراسر سیاره است، از جمله در اقیانوسها. اما یافتههای ما نشان میدهد که زیستتوده به تنوع زیستی وابسته است و کاهش تنوع میتواند برای میلیونها سال بهرهوری را سرکوب کند و این دلیلی دیگر برای اهمیت حفظ تنوع زیستی برای سلامت انسان و سیارهی ماست.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Current Biology منتشر شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: scitechdaily.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=109099
