háttér kihalási arányok kiszámítása

a modern emberi tevékenység fajvesztésre gyakorolt hatásának felismeréséhez meg kell határozni, hogy a fajok milyen gyorsan tűntek el e tevékenység hiányában. A tengeri kövületek vizsgálata azt mutatja, hogy a fajok körülbelül 1-10 millió évig tartanak. Tegyük fel, hogy ezek a kihalások önállóan és fokozatosan történtek—azaz., a” normális ” módon—nem katasztrofálisan, mint a kréta időszak végén, körülbelül 66 millió évvel ezelőtt, amikor a dinoszauruszok és sok más szárazföldi és tengeri állatfaj eltűnt. Ennek alapján, ha valaki 1 millió faj sorsát követi, akkor évente körülbelül 0,1–1 kihalás figyelhető meg—más szóval 1 faj 1-10 évente kihal.

az emberi élettartam hasznos analógiát nyújt a fentiekhez. Ha az emberek átlagosan körülbelül 80 évig élnek, akkor elvárható, hogy minden egyenlő legyen, hogy 1 ban ben 80 az egyénnek normális körülmények között évente meg kell halnia. (A valóságban az emberek túlélési aránya életszakaszonként változik, a legalacsonyabb arány a csecsemőknél és az időseknél található.) Ha azonban évente több mint 1 80 hal meg, akkor valami rendellenes lenne. Járvány lehet például.

a mai kihalási arányok konzervatív összehasonlításához tegyük fel, hogy a normális arány évente egymillió fajra csak egy kihalás. Ez akkor a referenciaérték—a háttérarány, amellyel összehasonlíthatjuk a modern árfolyamokat. Például egy 10 000 élő leírt fajból álló mintát (nagyjából a modern madárfajok számát) figyelembe véve 100 évente egy kihalást kell látni. Ha ezt összehasonlítjuk az elmúlt évszázadban bekövetkezett kihalások tényleges számával, akkor a relatív kihalási arányok mérhetők.

a háttér kihalási arányának fent leírt becslései a fosszilis rekordokat uraló bőséges és elterjedt fajokból származnak. Ezzel szemben, amint azt a cikk később bemutatja, a ma leginkább kihalt fajok ritkák és helyiek. Így a fosszilis adatok alábecsülhetik a háttér kihalási arányát. Fontos azonban, hogy ezek a becslések kiegészíthetők a speciációs arányok ismeretével—az új fajok létrejöttének arányával—azon fajok esetében, amelyek gyakran ritkák és lokálisak. Ezek az arányok nem lehetnek sokkal kisebbek, mint a kihalási arányok, különben nem maradnának Fajok.

a speciációs arányok gondolatának feltárásához ismét utalhatunk az emberi életek analógiájára, és megkérdezhetjük: hány évesek az élő testvéreim? A válasz bármi lehet, az újszülötttől kezdve az utolsó napjaiban élő nyugdíjasig. Az átlagéletkor félúton lesz közöttük—vagyis körülbelül fél élet. Tegye fel ugyanezt a kérdést egy egérnek, és a válasz néhány hónap lesz; hosszú életű fák, például vörösfák, talán egy évezred vagy annál több. A testvérek életkora arra utal, hogy meddig fog élni.

a fajok egyenértékűek a testvérekkel. Ők a faj legközelebbi élő rokonai az evolúciós fában (lásd evolúció: evolúciós fák)—amit a DNS különbségei határozhatnak meg. Az emberek legközelebbi rokona a bonobo (Pan paniscus), míg a bonobo legközelebbi rokona a csimpánz (P. troglodytes). A taxonómusok az ilyen rokon fajokat testvér taxonoknak nevezik, azt az analógiát követve, hogy elszakadnak a “szülő” fajuktól.

minél nagyobb a különbség a két élő faj DNS-E között, annál ősibb a közös őseiktől való elszakadás. Tanulmányok azt mutatják, hogy ezek a felhalmozódott különbségek olyan változásokból származnak, amelyek aránya bizonyos módon meglehetősen állandó—ezért a molekuláris óra fogalma (lásd evolúció: Az evolúció molekuláris órája) – amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy megbecsüljék a szétválás idejét a DNS-különbségek ismeretéből. Például DNS-ük összehasonlításából úgy tűnik, hogy a bonobó és a csimpánz egymillió évvel ezelőtt szétváltak, az emberek pedig körülbelül hatmillió évvel ezelőtt szakadtak el a bonobót és a csimpánzot tartalmazó vonaltól.

a molekuláris óra használatának előnye a specifikációs sebesség meghatározásához az, hogy minden faj esetében jól működik, legyen az gyakori vagy ritka. Működik a madaraknál, az előző példában pedig az erdőben élő majmoknál, amelyeknek nagyon kevés fosszíliája került elő. Az előző példában a bonobó és a csimpánz egy millió évvel ezelőtt szétváltak, ami arra utal, hogy az ilyen fajok élettartama, mint a fent tárgyalt bőséges és elterjedt tengeri fajoké, millió éves időskálán van, legalábbis az őket fenyegető modern emberi cselekedetek hiányában. Ez azonban csak egy példa. Van-e bizonyíték arra, hogy a speciáció sokkal gyorsabb lehet?

egészen a közelmúltig úgy tűnt, hogy nyilvánvaló példa van a speciáció magas arányára—a madárfajok “baby boom” – jára. Létezése lehetővé tette annak lehetőségét, hogy a ma megfigyelt magas madárkihalási arány csak ennek az evolúciós túláradásnak a természetes metszése lehet.

az észak-amerikai Alföld mindkét oldalán 35 testvér taxon található, köztük a nyugati és keleti Kékmadarak (Sialia mexicana és S. sialis), a vörös és a sárga tengelyű villódzók (mindkettőt a Colaptes auratus alfajának tekintik), valamint a rubin torkú és fekete állú Kolibri (Archilochus colubris és A. alexandri). A gyorsspeciációs értelmezés szerint úgy tűnt, hogy egyetlen mechanizmus hozta létre mindet. Minden testvér taxonpárnak volt egy szülő faja, amely az egész kontinensen elterjedt. Ezután a glaciáció jelentős előrelépése a pleisztocén korszak (2,58 millió – 11 700 évvel ezelőtt) a szülőfajok minden populációját két csoportra osztotta. Az izolált csoportok mindegyike két testvér taxonná fejlődött, az egyik nyugaton, a másik Keleten. Végül a jég visszahúzódott, és amint a kontinens elég meleg lett, körülbelül 10 000 évvel ezelőtt a testvér taxonok kibővítették a tartományokat, és egyes esetekben újra találkoztak. (Ennek a speciációs mechanizmusnak a további megvitatását lásd: evolúció: földrajzi speciáció.)

a történet, miközben meggyőző, ma már ismert, hogy rossz. A molekuláris adatok azt mutatják, hogy a testvér taxonok átlagosan 2,45 millió évvel ezelőtt szétváltak. Ez azt jelenti, hogy ezeknek a taxonoknak az átlagos faj élettartama nemcsak sokkal idősebb, mint amire a gyorsspeciációs magyarázat megköveteli, hanem lényegesen idősebb is, mint a kihalási Arány fent javasolt egymillió éves becslése, mint konzervatív referenciaérték.

molekuláris alapú vizsgálatok azt találták, hogy sok testvérfaj néhány millió évvel ezelőtt jött létre, ami azt sugallja, hogy a fajoknak “néhány millió” évig is el kell tartaniuk. Valójában azt sugallják, hogy az évi egymillió faj közül egy kihalás háttéraránya túl magas lehet. Mindazonáltal ez az arány továbbra is kényelmes referenciaérték a modern kihalások összehasonlításához.