Bilim İnsanları 400.000’den Fazla Fosilin Analiziyle 200 Yıllık Biyoçeşitlilik Gizemini Çözdü
Günümüzde tür zenginliği ekvatoral bölgelerde zirve yapıyor ancak şimdiye kadar bunun net bir açıklaması yoktu.
Fosil kayıtlarını analiz eden araştırmacılar, modern biyoçeşitlilik gradyanının temel itici gücünün 15 milyon yıl önce meydana gelen küresel bir soğuma olayı olduğunu buldular.
Bu olay, düşük ve yüksek enlemler arasında ve su sütunu içinde daha dik bir sıcaklık gradyanı oluşturarak tropikal bölgelerin türlerin yaşaması için daha fazla sayıda ekolojik nişi desteklemesine neden oldu.
Araştırmacılar 200 yıllık bir bilimsel gizemi çözmek için yaklaşık yarım milyon fosil kullandı: neden farklı türlerin sayısı ekvator yakınlarında en fazla ve kutup bölgelerine doğru giderek azalıyor. Nature dergisinde bugün (15 Şubat 2023) yayınlanan sonuçlar, biyoçeşitliliğin uzun zaman ölçeklerinde nasıl oluştuğuna ve iklim değişikliğinin küresel tür zenginliğini nasıl etkileyebileceğine dair değerli bilgiler veriyor.
Hem denizel hem de karasal sistemlerde türlerin (hayvanlar, bitkiler ve tek hücreli organizmalar dahil) “enlemsel bir çeşitlilik gradyanı” gösterdiği ve biyoçeşitliliğin ekvatorda zirve yaptığı uzun zamandır bilinmektedir. Ancak şimdiye kadar, sınırlı fosil verileri araştırmacıların bu çeşitlilik gradyanının ilk olarak nasıl ortaya çıktığını kapsamlı bir şekilde araştırmasını engelledi.
Bu yeni çalışmada, Oxford, Leeds ve Bristol Üniversitelerindeki araştırmacılar, planktonik foraminifer adı verilen bir grup tek hücreli deniz planktonunu kullandılar. Ekip, son 40 milyon yılı kapsayan küresel bir fosil veri tabanındaki 434.113 kaydı analiz etti. Daha sonra, zaman ve mekân içindeki tür sayısı ile deniz yüzeyi sıcaklıkları ve okyanus tuzluluk seviyeleri gibi enlemsel çeşitlilik gradyanının potansiyel etkenleri arasındaki ilişkiyi araştırdılar.
Anahtar bulgular:
Günümüz enlemsel çeşitlilik gradyanı ilk olarak yaklaşık 34 milyon yıl önce, Dünya daha sıcak bir iklimden daha soğuk bir iklime geçmeye başladığında ortaya çıkmaya başlamıştır.
Bu gradyan başlangıçta sığ kalırken, yaklaşık 15-10 milyon yıl önce önemli ölçüde dikleşmiştir. Bu, küresel soğumada önemli bir artışla aynı zamana denk gelir.
Planktonik foraminiferler için zirve zenginlik 40-20 milyon yıl önce daha yüksek enlemlerde meydana gelmiştir. Ancak yaklaşık 18 milyon yıl öncesine gelindiğinde, zirve zenginliği günümüzde gözlemlenen çeşitlilik modeliyle tutarlı olarak 10° ila 20° enlemleri arasına kaymıştır.
Tür zenginliği ile deniz yüzeyi sıcaklıkları arasında güçlü bir pozitif ilişki vardı – hem belirli konumlarda zaman içinde modellendiğinde hem de belirli bir zamanda farklı konumlarda.
Tür zenginliği ile termoklinin gücü arasında da pozitif bir ilişki vardı: okyanus yüzeyindeki daha sıcak karışık su ile aşağıdaki daha soğuk derin su arasında var olan sıcaklık gradyanı.
Araştırmacılara göre bu sonuçlar, planktonik foraminiferler için tür zenginliğinin günümüzdeki dağılımının, son 15 milyon yılda ekvatordan kutuplara doğru enlemsel sıcaklık gradyanının dikleşmesiyle açıklanabileceğini göstermektedir. Bu durum, tropikal bölgelerde su sütunu içinde daha yüksek enlemlere kıyasla daha fazla ekolojik niş açmış ve daha yüksek türleşme oranlarını teşvik etmiş olabilir.
Bu hipotezi test etmek için araştırmacılar, modern planktonik foraminifer türlerinin dikey su sütunu içinde farklı derinliklerde ne ölçüde yaşadığını incelediler. Ekvatora yakın alçak enlemlerde, günümüzdeki türlerin yüksek enlemlere kıyasla su sütunu içinde dikey olarak daha eşit dağıldığını buldular.
Planktonik foraminifer türü Globigerinella adamsi’nin kabuğunun taramalı elektron mikroskobu görüntüsü. Bu örnek, GLOW Cruise gemisiyle Güneybatı Hint Okyanusu’ndaki deniz tabanı çökeltilerinden toplanmıştır. Kredi: Tracy Aze, Leeds Üniversitesi
Bu durum, günümüz çeşitlilik gradyanının önemli bir itici gücünün, 15 milyon yıldan itibaren düşük ve yüksek enlem bölgeleri arasındaki ve su sütunu içindeki deniz yüzeyi sıcaklıkları farkındaki önemli bir artış olduğunu göstermektedir. Tropik bölgelerdeki daha sıcak sular, dikey su sütunu içinde daha geniş bir yelpazede farklı sıcaklık habitatlarını ve ekolojik nişleri destekleyebilmiş ve daha fazla sayıda türün evrimleşmesini teşvik etmiştir.
Bu durum, günümüz tropik bölgelerinin, okyanuslarda dikey sıcaklık gradyanının çok az olduğu ya da hiç olmadığı geçmişteki daha sıcak zaman dilimlerindeki (Eosen ve Miyosen gibi) tropik bölgelerden daha zengin olmasıyla desteklenmektedir.
Buna ek olarak, yüksek enlemlerde deniz sıcaklıklarının düşmesi muhtemelen birçok bölgesel tür popülasyonunun yok olmasına neden olarak modern çeşitlilik gradyanına katkıda bulunmuştur.
Planktonik foraminiferler Erken ve Orta Jura döneminden (yaklaşık 170 milyon yıl önce) gelmektedir. Kutup bölgelerinden ekvatora kadar dünyanın her yerindeki okyanuslarda bulunurlar ve okyanusların üst iki kilometresinde bir dizi ekolojik niş işgal ederler. Sert dış kabuklar ürettikleri için çok sayıda korunabilirler. Planktonik foraminiferlerin küresel bolluğu ve son 66 milyon yıla ait olağanüstü fosil kayıtları, onları bu çalışma için ideal bir grup haline getirdi.
Çalışmanın başyazarı Dr. Erin Saupe (Oxford Üniversitesi, Yer Bilimleri Bölümü) şunları söyledi: “Biyoçeşitliliğin mekânsal örüntülerinin derin zaman boyunca nasıl değiştiğini çözerek, günümüz ekolojik çalışmalarının kapsamının ötesinde, biyoçeşitliliğin jeolojik zaman ölçeklerinde nasıl üretildiğini ve sürdürüldüğünü anlamak için çok değerli bilgiler sağlıyoruz.”
Planktonik bir foraminiferin (sağ altta) çevresindeki ortama uzanan ince sitoplazma şeritleriyle çevrelenmiş ışık mikroskobu görüntüsü. Bu canlı örnek kısa süre önce GLOW Cruise gemisiyle Güneybatı Hint Okyanusu’ndaki sudan toplanmıştır. Kredi: Tracy Aze, Leeds Üniversitesi
Çalışmanın yazarlarından Doçent Tracy Aze (Leeds Üniversitesi, Yeryüzü ve Çevre Okulu) şunları ekledi: “Bir toplu iğnenin başına sığacak kadar küçük olmalarına rağmen, planktonik foraminiferler bilimin bildiği en eksiksiz tür düzeyinde fosil kayıtlarından birine sahiptir. Araştırmamız, 60 yıllık derin deniz numunesi toplama ve araştırmacı bilim insanları tarafından yüz binlerce örneğin özenle sayılması ve kaydedilmesi üzerine inşa edilmiştir. Zaman içinde türlerin dağılımını etkileyen faktörler hakkında böylesine önemli sonuçlar üretebilmek ve bu harika fosil arşivinin hakkını verebilmek harika bir şey.”
Bristol Üniversitesi Coğrafi Bilimler Bölümü Kıdemli Araştırma Görevlisi Dr. Alex Farnsworth çalışmanın eş yazarı olarak şunları söyledi “Eski tarihlerde türlerin neden ekvatora yakın yerlerde daha çeşitli ve bol, kutuplara yakın yerlerde ise daha az olduğunu anlamak, plankton gibi deniz türlerinin gelecekte nasıl tepki verebileceği konusunda önemli bilgiler verebilir. Bu küçük tek hücreli organizmalar deniz besin zincirinin hayati bir halkasıdır, bu nedenle değişen iklimlere verdikleri tepkileri incelemek, iklim değişikliğinin artmasıyla birlikte sıcaklıklar ısınmaya devam ettikçe nasıl etkileneceklerini daha iyi tahmin etmemize yardımcı olabilir. Bunun balıklar ve fok ve balina gibi suda yaşayan memeliler gibi deniz besin ağları üzerinde potansiyel olarak büyük etkileri vardır ve deniz yaşamını korumak ve biyoçeşitliliği muhafaza etmek için gelecekte alınacak önlemler hakkında bilgi vermek için kullanılabilir.”
Referans: “Modern tarzdaki çeşitlilik gradyanının 15 milyon yıl önce ortaya çıkışı” 15 Şubat 2023, Nature.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Derleyen: Figen Berber