10.1: Вимирання

Видоутворення та вимирання

Кількість видів на планеті, або в будь-якому географічному районі, є результатом рівноваги двох еволюційних процесів, які тривають: видоутворення і вимирання. Видоутворення відбувається, коли розвиваються нові види, а вимирання - це глобальна втрата виду. Коли темпи видоутворення почнуть випереджувати темпи вимирання, кількість видів збільшиться; аналогічним чином, кількість видів зменшиться, коли темпи вимирання почнуть обганяти темпи видоутворення. Протягом всієї історії Землі ці два процеси коливалися - іноді призвело до різких змін кількості видів на Землі, як це відображено в записі викопних копалин (Рисунок\(\PageIndex{a}\)).

Малюнок\(\PageIndex{a}\): Відсоток вимирання випадків, відображених у записі викопних копалин, коливався протягом всієї історії Землі. Цей графік показує випадки зникнення у відсотках з часом (за мільйони років до теперішнього часу). У найнижчих точках циклу випадки вимирання становили від 2% до 5% відсотків. Раптові та драматичні втрати біорізноманіття, які називаються масовими вимираннями, сталися п'ять разів, що означало кінець геологічних періодів: кінець ордовика, 450 мільйонів років тому; кінець Девон, 374 мільйони років тому; кінець пермської, 252 мільйони років тому; кінець тріасу, 200 мільйонів років тому; і кінець крейди, 65 мільйонів років тому. Під час цих шипів випадки вимирання приблизно коливалися від 22% до 50%.

Масові вимирання

Палеонтологи визначили п'ять подій в геологічній історії раптових та драматичних втрат біорізноманіття, причому більше половини всіх існуючих видів зникли з викопного запису. Збереглися види - це ті, які виживають (не вимерли) в певний момент часу. Ці п'ять подій називаються масовими вимираннями. Існує багато менших, але все ще драматичних подій вимирання, але п'ять масових вимирань залучили найбільше досліджень. Можна зробити аргумент, що п'ять масових вимирань - це лише п'ять найбільш екстремальних подій у безперервній серії великих подій вимирання, які відбулися з 542 мільйонів років тому.

Запис копалин масових вимирань був основою для визначення періодів геологічної історії, тому вони, як правило, відбуваються в перехідній точці між геологічними періодами. Перехід в скам'янілості з одного періоду в інший відображає драматичну втрату видів і поступове походження нових видів. Ці переходи можна побачити в шарах гірських порід. У таблиці\(\PageIndex{a}\) наведені назви і дати п'яти масових вимирань.

У більшості випадків гіпотезовані причини все ще є спірними; однак найкраще зрозуміти причини останньої події - кінцевого крейдового вимирання (таблиця\(\PageIndex{a}\)). Саме під час цієї події вимирання динозаври, домінуюча група хребетних протягом мільйонів років, зникли з планети (за винятком клоду теропод, що породила птахів). Дійсно, кожна наземна тварина, яка важила більше 25 кг (55 фунтів), вимерла. Причина цього вимирання тепер розуміється як результат катаклізмічного удару великого метеорита, або астероїда біля узбережжя того, що зараз є півостровом Юкатан. Час відновлення біорізноманіття після масового вимирання змінюється, але склав до 30 мільйонів років.

Таблиця\(\PageIndex{a}\): Підсумок п'яти масових вимирань, включаючи назву, дати, відсоток втраченого біорізноманіття та гіпотезовані причини.

Геологічний період	Назва масового вимирання	Час (мільйони років тому)	Втрата біорізноманіття	Гіпотезована причина (и)
Ордовичський—Силурський	Кінцево-ордовицький O—S	450—440	85% морських видів	Глобальне охолодження, а потім потепління, гамма-вибух від наднової видаляється озоновий шар
пізній девон	Кінець девонського	375—360	79-87% всіх видів	Невідомий
Пермськ—Тріас	Кінець пермської	251	96% морських видів і 70% наземних (наземних) видів	Вулканічна активність, зниження розчиненого кисню в океанах
Тріассік-Юрський	Кінець тріасу	205	76% всіх видів	Зміна клімату, вплив астероїдів, виверження вулканів
Крейдоподібний—палеоген	Кінцева крейда K—Pg (K—T)	65.5	50% тварин і рослин	Вплив астероїда

Плейстоценове вимирання - одне з менших вимирань, і недавнє. Загальновідомо, що північноамериканська, і в якійсь мірі євразійська мегафауна, або великі тварини, зникли ближче до кінця останнього періоду заледеніння (похолодання). Вимирання, схоже, сталося у відносно обмежений період часу 10 000—12 000 років тому. У Північній Америці втрати були досить драматичними і включали шерстистих мамонтів (останній датується близько 4000 років тому в ізольованій популяції), мастодон, гігантські бобри, гігантські наземні лінивці, шаблезубі кішки та північноамериканський верблюд, лише деякі з них. Можливість того, що швидке вимирання цих великих тварин було викликано надмірним полюванням, типом надмірної експлуатації, вперше була запропонована в 1900-х роках. Дослідження цієї гіпотези тривають і сьогодні. Здається ймовірним, що надмірне полювання спричинило багато заздалегідь написаних історичних вимирань у багатьох регіонах світу.

Шосте масове вимирання

Шосте, або голоцен, масове вимирання, здається, почалося раніше, ніж вважалося раніше, і в основному пов'язане з діяльністю Homo sapiens. З початку голоценового періоду спостерігаються численні недавні вимирання окремих видів, які зафіксовані в людських працях. Більшість з них збігаються з розширенням європейських колоній з 1500-х років.

Один з більш ранніх і широко відомих прикладів - птах додо. Птах додо жила в лісах Маврикія, острова в Індійському океані. Птах додо вимерла приблизно в 1662 році (рис.\(\PageIndex{b}\)). На нього полювали моряки за його м'ясо і була легкою здобиччю, оскільки додо, який не розвивався з людьми, наближався до людей без страху. Завезені свині, щури та собаки, привезені на острів європейськими кораблями, також вбивали молодняка додо та яєць.

Малюнок\(\PageIndex{b}\): На птах додо полювали до вимирання близько 1662 року. (кредит: Ед Утман, взятий у Музеї природної історії, Лондон, Англія)

Морська корова Стеллера вимерла в 1768 році; вона була пов'язана з ламантином і, ймовірно, колись жила уздовж північно-західного узбережжя Північної Америки. Морська корова Стеллера була вперше виявлена європейцями в 1741 році і на неї полювали за м'ясом і олією. Остання морська корова була вбита в 1768 році. Це становить 27 років між першим контактом морської корови з європейцями та вимиранням виду.

У 1914 році останній живий пасажирський голуб помер в зоопарку в Цинциннаті, штат Огайо. Цей вид колись затемнював небо Північної Америки під час її міграцій, але на нього полювали і страждали від втрати середовища існування через розчищення лісів для сільськогосподарських угідь. У 1918 році останній живий Каролінський папуга помер в полоні. Цей вид колись був поширений на сході США, але він страждав від втрати середовища проживання. На вид також полювали, оскільки він їв плоди фруктового саду, коли його рідні продукти були знищені, щоб звільнити місце сільськогосподарським угіддям. Японський морський лев, який населяв широку територію навколо Японії і узбережжя Кореї, вимер в 1950-х роках через рибалок. Карибський тюлень-монах був поширений по всьому Карибському морю, але був виведений до вимирання через полювання до 1952 року.

Як описано в наступному розділі, нинішні високі темпи вимирання спричинить велике і швидке зниження біорізноманіття планети. Згідно зі звітом Організації Об'єднаних Націй за 2019 рік, 1 мільйон видів загрожує зникненням. Враховуючи, що загалом налічується 8-11 мільйонів видів (див. Кількість видів на Землі), це означає, що до 12,5% видів можуть вимерти, і багато з них протягом нашого життя.

Оцінки теперішніх темпів вимирання

Швидкість фонового вимирання, за оцінками, становить близько 1 вимирання на мільйон видів щороку (E/MSY). Наприклад, якщо існує 8-11 мільйонів видів, то ми очікуємо, що 8-11 з цих видів вимернуть через рік.

Оцінкам темпів вимирання заважає той факт, що більшість вимирань, ймовірно, відбуваються без спостереження. Одна сучасна оцінка швидкості вимирання використовує вимирання в письмовому записі з 1500 року. Тільки для птахів цей метод дає оцінку 26 E/MSY, майже втричі перевищує фонову швидкість. Однак ця величина може бути занижена з трьох причин. По-перше, багато існуючих видів не були б описані набагато пізніше періоду часу, і тому їх втрата залишилася б непоміченою. По-друге, ми знаємо, що кількість вище, ніж передбачає письмовий запис, оскільки зараз вимерлі види описуються зі скелетних останків, які ніколи не згадувалися в письмовій історії. І по-третє, деякі види, ймовірно, вже вимерли, хоча природоохоронці неохоче називають їх такими. Враховуючи ці фактори, оцінюється швидкість вимирання до близько 100 E/MSY. Прогнозований курс до кінця століття становить 1500 E/MSY.

Другий підхід до оцінки темпів вимирання в теперішній час полягає у співвідношенні втрат видів із втратою середовища існування, і він базується на вимірюванні втрат лісових територій та розумінні взаємозв'язків видів та територій. Взаємозв'язок виду та площі - це швидкість, з якою спостерігаються нові види при збільшенні обстежуваної площі (цифра\(\PageIndex{c}\)). Так само, якщо ареал проживання зменшиться, кількість побачених видів також зменшиться. Такий зв'язок також спостерігається у взаємозв'язку між площею острова та кількістю видів, присутніх на острові: як один збільшується, так і інший, хоча і не по прямій лінії. Оцінки темпів вимирання, засновані на втраті середовища проживання та взаємозв'язках видів та територій, припускають, що з приблизно 90 відсотками втрат середовища існування очікувані 50 відсотків видів вимерли. Оцінки видів - площа призвели до оцінки сучасних темпів вимирання видів близько 1000 E/MSY і вище.

Малюнок\(\PageIndex{c}\): Типова крива видової площі показує сукупну кількість видів, виявлених у міру вибірки все більшої площі. Крива також була інтерпретована, щоб показати вплив на кількість видів знищення середовища існування; скорочення середовища проживання на 90 відсотків від 100 км ² до 10 км ² зменшує кількість видів, підтримуваних приблизно на 50 відсотків.

Багато вимирання торкнуться видів, які біологи ще не виявили. Більшість цих «невидимих» видів, які вимернуть, в даний час живуть в тропічних лісах (рис.\(\PageIndex{d}\)). Ці тропічні ліси є найрізноманітнішими екосистемами на планеті і швидко знищуються вирубкою лісів, щоб забезпечити деревину та простір для сільського господарства.

Малюнок\(\PageIndex{d}\): Цей тропічний низинний тропічний ліс на Мадагаскарі є прикладом середовища існування з високим біорізноманіттям. Це конкретне місце захищене в межах національного лісу, але залишається лише 10 відсотків початкового прибережних рівнинних лісів, і дослідження показують, що половина початкового біорізноманіття була втрачена. (кредит: Френк Вассен)

Екстирпація

Ліквідація видів на місцевому рівні - відома як екстирпація - також створює загрозу цілісності та стійкості екосистем. Широка екстирпація, очевидно, може призвести до вимирання, але відсутність видів навіть у локальному масштабі може вплинути на функцію екосистеми. Наприклад, до середини 1920-х років вовки були виведені з Єллоустонського національного парку, хоча вони продовжували процвітати в інших місцях. Коли вовки були знову введені в парк в середині 1990-х, вони регулювали популяції лосів, приносячи користь рослинності та рослинних спільнот (див. Відновлення екосистем). Що мало значення для функції екосистеми в Йеллоустоуні, було те, чи були там вовки, а не лише те, чи вижив вид десь.

Посилання

Звіт ООН: Небезпечний спад природи «безпрецедентний»; Швидкість вимирання видів «прискорюється». 2019 рік. Організація Об'єднаних Націй. Доступ до 2020-08-01.

Атрибуції

Модифікований Мелісою Ха з наступних джерел:

• Криза біорізноманіття із загальної біології OpenStax (ліцензована відповідно до CC-BY)
• Збереження біорізноманіття та значення біорізноманіття з екологічної біології Метью Фішер (ліцензований відповідно до CC-BY)
• Біорізноманіття, втрата видів та функція екосистеми Том Тайс та Джонатан Томкін, редактори. Завантажте безкоштовно на CNX. (ліцензована відповідно до CC-BY)