大滅絕來臨前，它們朝著不同的地方聚集……
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撰文 | Emma Dunne Bethany Allen
編譯 | 毛尖尖
地球上的生態(tài)系統(tǒng)多種多樣，而生命的分布也并不是平均的，赤道附近是生命最多樣化的地方。
物種多樣性隨著我們穿過熱帶向赤道的移動而增加，這種模式在陸地和海洋中同時存在，從哺乳動物和鳥類，到螞蟻甚至樹木，在各種動植物群中都有記錄。
盡管這種模式在今天如此明顯，但生物多樣性在不同緯度的分布，也就是生物多樣性的緯度梯度性，并不一直都是這樣。相關(guān)研究表明，在地球歷史上的某些時期，物種多樣性在遠(yuǎn)離赤道的緯度上反而可能是最高的。
學(xué)術(shù)界提出了幾種不同的假說來解釋為什么高生物多樣性聚集出現(xiàn)在某些特定的緯度上。但無論是在今天，還是在地質(zhì)記錄所顯示的地球歷史上，氣候通常都會被視為一種關(guān)鍵的驅(qū)動因素。氣候在許多方面影響著生物，包括它們的生存地、繁殖時間，甚至它們?nèi)绾慰刂谱约旱膬?nèi)部過程，比如體溫調(diào)節(jié)。
現(xiàn)代生物多樣性在低緯度的赤道地區(qū)達(dá)到巔峰，比如亞馬遜和中非的熱帶雨林。這種模式更有可能在 “冰室” 時期的歷史記錄中被發(fā)現(xiàn)，那時，兩極同時出現(xiàn)冰蓋，就和今天差不多。
然而，在被稱為 “溫室” 地球狀態(tài)的更溫暖的時期中，記錄中可能會出現(xiàn)雙峰分布的模式。也就是說，在兩條帶狀區(qū)域中生物多樣性最高，它們出現(xiàn)在地球的中緯度地區(qū)，也就是赤道以南和以北約25°和65°之間的區(qū)域。
生物多樣性隨緯度的變化往往與大滅絕事件有著緊密聯(lián)系。如今的地球面臨著氣候變化、棲息地喪失和全球生物多樣性減少的問題，了解幾億年來生物多樣性緯度性變化的原因，對我們至關(guān)重要。
回顧地質(zhì)時代，我們會發(fā)現(xiàn)一幅令人震驚的圖景，讓我們認(rèn)識到如果無法解決全球氣溫上升的問題，我們將失去什么。
化石記錄為我們提供了認(rèn)識地球古代生物多樣性的最佳窗口。但是，從化石記錄中估計生物多樣性的模式并不容易，因為它充滿了缺失和不完整的信息，限制了我們的理解。
但在過去的二十年里，新的分析技術(shù)使得古生物學(xué)家能夠從零星的數(shù)據(jù)中估計史前生物多樣性的模式。近年來，這些先進(jìn)的技術(shù)揭示了2億年前，在有記錄以來最具破壞性的大滅絕事件之后，多樣性的緯度性是什么樣子的。
二疊紀(jì)末期的大滅絕事件發(fā)生在約2.51億年前，它導(dǎo)致了地球上超過80%的物種滅絕。滅絕事件是由大范圍火山爆發(fā)后不穩(wěn)定氣候造成的。那時，以及隨后三疊紀(jì)時期的5000萬年間，全球大陸被 “拼” 成了一個單一的大陸，也就是泛大陸。
這一時期的氣候比現(xiàn)在更熱、更干旱，赤道周圍存在著廣闊的沙漠。極地地區(qū)沒有冰蓋，而是呈現(xiàn)一種溫帶氣候，就像我們今天的中緯度地區(qū)那樣。與此同時，海洋生命不僅要承受赤道附近海面溫度高達(dá)40攝氏度的溫度，還要面臨氧氣水平下降和海洋酸化的影響。
二疊紀(jì)末的大滅絕之后一段時間迎來了復(fù)蘇時期。最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，在三疊紀(jì)的大部分時間（2.01-2.51億年前），海洋的多樣性緯度性梯度與今天很相似。
然而，在大滅絕事件之后不久，一種平緩的生物多樣性梯度模式出現(xiàn)了。在任何緯度上，物種多樣性都沒有出現(xiàn)峰值，這是由于極端變暖和海洋缺氧（海水中氧氣耗盡），赤道附近的物種滅絕率很高。
在陸地上，在大滅絕中幸存下來的脊椎動物很快形成了雙峰模式，最高峰出現(xiàn)在北半球的低緯度地區(qū)，而次高峰出現(xiàn)在南半球的中緯度地區(qū)。這種模式的形成很可能由泛大陸的極端氣候條件驅(qū)動，包括高溫和季節(jié)性強(qiáng)降雨，與 “巨型季風(fēng)” 的形成有關(guān)。
在三疊紀(jì)后期，隨著另一次大滅絕事件的臨近，大多數(shù)陸地脊椎動物，包括早期哺乳動物和早期恐龍，在赤道以北和以南的中緯度地區(qū)表現(xiàn)出了高度的多樣性。這種模式類似于大滅絕之前的二疊紀(jì)時期陸地脊椎動物的記錄。
但其中一個例外是偽鱷類（pseudosuchian），也就是由鱷目動物及其化石親緣物種組成的群體。有趣的是，盡管其他物種的生物多樣性的緯度性在隨后的2億年中發(fā)生了變化，到達(dá)了今天的赤道，但在偽鱷類的整個進(jìn)化史中，它們的生物多樣性一直在低緯度地區(qū)保持著最高水平。
這可能是由于它們的生理特征，特別是耐高溫的特點。爬行動物是變溫動物，也就是常說的 “冷血” 生物，它們依靠外界環(huán)境來調(diào)節(jié)體溫。如今，鱷和其他爬行動物被限制在世界上溫度更高、更穩(wěn)定的地區(qū)，它們的化石近親可能同樣如此。
這些對過去大滅絕事件的洞察對于理解地球上目前生物多樣性區(qū)域是如何變化的至關(guān)重要。隨著全球氣溫持續(xù)上升，一些研究預(yù)測物種將從赤道地區(qū)向兩極擴(kuò)散。然而，如果變化的速度過快，它們就有滅絕的風(fēng)險。
其他一些人認(rèn)為，全球變暖也許會導(dǎo)致不同緯度的氣候變得更加相似，從而可能在中緯度地區(qū)創(chuàng)造出生物多樣性的峰值。已經(jīng)有證據(jù)表明，在過去的50年里，海洋生物多樣性的緯度性變得越來越趨近于雙峰模式。
科學(xué)家認(rèn)為，所謂的 “第六次大滅絕” 迫在眉睫，我們更加需要一種長期的視角理解如何在未來維持地球的生物多樣性。
Emma Dunne，伯明翰大學(xué)地理、地球和環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士后研究員。
參考資料
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