obliczanie współczynników wymierania tła

aby rozpoznać wpływ współczesnej działalności człowieka na utratę gatunków, należy określić, jak szybko gatunki zanikają w przypadku braku tej aktywności. Badania skamieniałości morskich wykazują, że gatunek trwa około 1-10 milionów lat. Załóżmy, że wszystkie te wymieranie następowało niezależnie i stopniowo—tj., „normalny” sposób-a nie katastrofalnie, jak to się stało pod koniec okresu kredy około 66 milionów lat temu, kiedy dinozaury i wiele innych lądowych i morskich gatunków zwierząt zniknęły. Na tej podstawie, jeśli ktoś podąży za losami 1 miliona gatunków, spodziewałby się około 0,1-1 wyginięcia rocznie—innymi słowy, 1 gatunek wyginający co 1-10 lat.

długość życia ludzkiego stanowi użyteczną analogię do powyższego. Jeśli ludzie żyją średnio 80 lat, można by oczekiwać, że 1 na 80 osobników umrze każdego roku w normalnych warunkach. (W rzeczywistości wskaźnik przeżycia ludzi różni się w zależności od etapu życia, przy czym najniższe wskaźniki występują u niemowląt i osób starszych.) Jeśli jednak co roku umiera więcej niż 1 na 80 osób, to coś byłoby nienormalne. Na przykład może być epidemia.

aby porównać współczesne współczynniki wymierania z zachowaniem ostrożności, należy przyjąć, że normalna stopa wymierania to tylko jedno wymieranie na milion gatunków rocznie. To wtedy jest benchmark-stopa tła, z którym można porównać nowoczesne stawki. Na przykład, biorąc pod uwagę próbkę 10 000 żyjących opisanych gatunków (w przybliżeniu liczbę współczesnych gatunków ptaków), należy zobaczyć jedno wymarcie co 100 lat. Porównanie tego z rzeczywistą liczbą wymierania w ubiegłym stuleciu zapewnia miarę względnych wskaźników wymierania.

opisane powyżej szacunki szybkości wymierania tła pochodzą z obfitych i rozpowszechnionych gatunków, które dominują w zapisie kopalnym. Z kolei, jak później pokazuje artykuł, gatunki, które prawdopodobnie wyginą, są rzadkie i lokalne. W związku z tym dane dotyczące skamielin mogą nie doceniać tempa wymierania tła. Co ważne, szacunki te można jednak uzupełnić na podstawie wiedzy o wskaźnikach specjacji – wskaźnikach powstawania nowych gatunków-tych gatunków, które często są rzadkie i lokalne. Wskaźniki te nie mogą być znacznie niższe niż wskaźniki wymierania, w przeciwnym razie nie byłoby już żadnego gatunku.

aby zgłębić ideę współczynników specjacji, można ponownie odnieść się do analogii ludzkiego życia i zapytać: ile lat ma moje żyjące rodzeństwo? Odpowiedzią może być wszystko, od noworodka do emeryta żyjącego w ostatnich dniach życia. Średni wiek będzie w połowie między nimi-to znaczy około połowy życia. Zadaj to samo pytanie mysz, a odpowiedź będzie kilka miesięcy; długo żyjących drzew, takich jak sekwoje, być może Millenium lub więcej. Wiek rodzeństwa jest wskazówką, jak długo będziemy żyć.

gatunki mają odpowiedniki rodzeństwa. Są najbliższymi żyjącymi krewnymi gatunku w drzewie ewolucyjnym—patrz ewolucja: drzewa ewolucyjne) – coś, co może być określone przez różnice w DNA. Najbliższym krewnym człowieka jest Bonobo (Pan paniscus), natomiast najbliższym krewnym bonobo jest szympans (P. troglodytes). Taksonomowie nazywają takie pokrewne gatunki taksonami siostrzanymi, kierując się analogią, że są one oddzielone od ich” macierzystych ” gatunków.

im większe różnice między DNA dwóch żywych gatunków, tym bardziej starożytny podział od ich wspólnego przodka. Badania pokazują, że te skumulowane różnice wynikają ze zmian, których tempo jest, w pewnym sensie, dość stałe-stąd koncepcja zegara molekularnego (patrz ewolucja: Molekularny zegar ewolucji) – który pozwala naukowcom oszacować czas podziału na podstawie wiedzy o różnicach DNA. Na przykład, z porównania ich DNA, bonobo i szympans wydają się rozdzielić milion lat temu, a ludzie oddzielili się od linii zawierającej bonobo i szympansa około sześć milionów lat temu.

zaletą wykorzystania zegara molekularnego do określenia szybkości specjacji jest to, że działa on dobrze dla wszystkich gatunków, zarówno pospolitych, jak i rzadkich. Działa na ptaki, a w poprzednim przykładzie na małpy żyjące w lesie, dla których odnaleziono bardzo niewiele skamieniałości. W poprzednim przykładzie bonobo i szympans rozeszły się milion lat temu, co sugeruje, że długość życia takich gatunków jest, podobnie jak u obfitych i rozpowszechnionych gatunków morskich, o których mowa powyżej, w milionowych skalach czasowych, przynajmniej przy braku współczesnych działań ludzkich, które im zagrażają. Jest to jednak tylko jeden przykład. Czy istnieją dowody na to, że specjacja może być znacznie szybsza?

do niedawna wydawało się, że istnieje oczywisty przykład wysokiego tempa specjacji—”baby boom” gatunków ptaków. Jego istnienie dawało możliwość, że obserwowane dziś wysokie wskaźniki wymierania ptaków mogą być tylko naturalnym przycięciem tej ewolucyjnej żywiołowości.

po obu stronach Wielkich Równin Ameryki Północnej znajduje się 35 par taksonów siostrzanych, w tym zachodnio-i wschodnioniemiecki (Sialia mexicana i S. sialis), czerwonoczuby i żółtoczuby (oba uważane za podgatunki Colaptes auratus) oraz rubinowy i czarnoczuby kolibry (Archilochus colubris i A. alexandri). Zgodnie z interpretacją rapid-speciation, wydaje się, że stworzył je wszystkie jeden mechanizm. Każda para taksonów siostrzanych miała jeden gatunek macierzysty występujący na całym kontynencie. Następnie znaczny postęp zlodowacenia w drugiej części epoki plejstocenu (2,58 mln do 11700 lat temu) podzielił każdą populację gatunków macierzystych na dwie grupy. Każda para izolowanych grup wyewoluowała, stając się dwoma taksonami siostrzanymi, jednym na Zachodzie i drugim na wschodzie. W końcu lód się cofnął, a gdy kontynent stał się wystarczająco ciepły, około 10 000 lat temu, siostrzane taksony rozszerzyły swój zasięg i, w niektórych przypadkach, spotkały się ponownie. (Dodatkowe omówienie tego mechanizmu specjacji można znaleźć w evolution: Geographic speciation.)

historia, choć fascynująca, jest teraz znana jako błędna. Dane molekularne pokazują, że średnio taksony siostrzane rozdzieliły się 2,45 mln lat temu. Oznacza to, że średnia długość życia gatunków tych taksonów jest nie tylko znacznie starsza niż wymaga tego Wyjaśnienie szybkiej specjacji, ale jest również znacznie starsza niż szacowana na milion lat stopa wymierania sugerowana powyżej jako konserwatywny punkt odniesienia.

badania molekularne wykazały, że wiele siostrzanych gatunków powstało kilka milionów lat temu, co sugeruje, że gatunek powinien również trwać „kilka milionów” lat. Rzeczywiście, sugerują one, że wskaźnik tła jednego wymierania wśród miliona gatunków rocznie może być zbyt wysoki. Niemniej jednak wskaźnik ten pozostaje dogodnym punktem odniesienia, w stosunku do którego można porównać współczesne wymieranie.