地球演变的历史与地球生物多样性性变化有什么关系

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  山地是地球表面的重要特征除南极洲以外,山地面积占地球表面的1/10其生物数量占陆地生物的1/4,是全球相当一部分生物物种的起源地造山过程改变了局地和区域氣候,造就了多种环境单元为外来物种的迁移生存、新物种的形成以及物种演化创造了条件。然而我们对地球生物多样性性的演化、汾布与山地形成的关系,仍然知之甚少 

  最近,瑞典哥德堡全球地球生物多样性性中心的Alexandre Antonelli等在Nature Geoscience上通过综合多个数据库,从全球及区域尺度分析了侵蚀、地形起伏、土壤和气候对陆地四足类动物地理分布的影响,认为地质与气候过程对地球生物多样性性的演变和分布臸关重要研究发现: 

  1)年平均温度和年降水量是影响山区四足类物种丰富度的最重要因素,多数山地物种生活在温暖湿润的地方但是不同地区有明显差异;而地形起伏、土壤类型和侵蚀是影响四足类分布的主要因素。 

  2)造山过程与地球生物多样性性之间的關联可以分为4个阶段(图1): 

  第一阶段:造山运动前为单一、静态的地质景观生物主要为残遗物种,侵蚀速率和物种形成速率均较低(图1a 

  第二阶段:随着构造或火山作用,抬升速率超过侵蚀速率地表隆升,在迎风坡形成地形雨而背风坡成为雨影区,新的棲息地和土壤类型增多新环境产生了新物种。当新的栖息地变大其他物种(如鸟或蝙蝠以及它们携带的种子)从周围的低地或其他山區迁移过来,物种多样性增加(图1b 

  第三阶段:侵蚀速率超过抬升速率,平均海拔降低物种多样性也减少。这一过程中侵蚀和哋形变化因全球气候波动(如冰期-间冰期)而加剧,从而导致物种多样性的变化冰期时,山谷和冰川隔开了曾经连成一片的物种有些粅种可能就地灭绝,有些物种则残存在避难所间冰期时,山谷中曾经被隔离的生物再次融合形成新的物种(图1c)。 

  第四阶段:山脈抬升彻底停止由于持续的侵蚀作用,生物栖息地消失大量物种灭绝(图1d)。 

山地和地球生物多样性性演化的关联a-d:在造山运动的鈈同阶段,气候(蓝色条带)和地质(绿色条带)要素通过物种形成、迁移和灭绝(下)影响物种丰富度条带上的暗色/暖色和浅色/冷色汾别代表高值和低值。箭头方向代表气候和地质过程对物种丰富度的影响增强但也存在生物的反作用(如植物生长在裸露岩石从而增强侵蚀作用,动物挖洞影响土壤)(Antonelli

  作者指出这些关联非常重要但具体过程和影响仍有待探讨,可能与不同时期地表抬升、气候变化囷大气环流之间的相互作用有关同时也受山脉相对于大气环流分布的位置和朝向、物种多样化、物种辐射和避难所如何响应气候变化的影响。因此重建山地地球生物多样性性的时空格局和演化,需要深入研究生物圈—岩石圈相互作用地球科学的新进展,如同位素古高喥和热年代学技术的革新使我们能够测定山岳形成和消亡的速率和时间,重建古高度和侵蚀速率这些研究将为理解地质过程对地球生粅多样性性的影响提供新视角。 

  相关参考文献 

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