Waarom zijn er meer landsoorten dan zeedieren op onze planeet?

Leestijd: 5 minuten

Een van de fundamentele vragen in de biologie is begrijpen hoe de biodiversiteit van onze planeet wordt gereguleerd. Sterker nog, sommige vragen blijven onbeantwoord. Waarom zijn er meer terrestrische soorten dan mariene soorten?Ongeveer zes keer meer? Deze puzzel is nog belangrijker omdat de mariene biodiversiteit al lang voor het oppervlak van onze planeet verscheen. Aangezien het veel langer geleden is dat er leven in de oceanen verscheen, lijkt het aantal terrestrische soorten ten opzichte van mariene soorten een contra-intuïtieve observatie.

Er blijft nog een mysterie over. Waarom zijn er in sommige delen van de wereld meer soorten dan in andere? Dit is vooral het geval tropen, waar het aantal soorten hoger is dan in de poolgebieden. Er zijn tientallen hypothesen geformuleerd, maar geen enkele is overeengekomen binnen de internationale wetenschappelijke gemeenschap. een nieuwe theorie Hij suggereert dat wiskunde een essentiële rol kan spelen.

Om deze biologische vragen vooruit te helpen, blijft de wetenschappelijke gemeenschap organismen (archaea, bacteriën, planten, schimmels en dieren) verzamelen om ze te inventariseren en hun biologie te bestuderen. Wetenschappers schatten Dat tot op heden tussen 9% (mariene soorten) en 14% (terrestrische soorten) soorten zijn genoemd en beschreven.

Ecologen onderzoeken de meervoudige interacties van deze soorten met de omgeving, inclusief het klimaat, maar ook met alle soorten die om hen heen leven, een voorwaarde voor het begrijpen van ruimtelijke distributies (biogeografie), reproductiesnelheden (fenologie) en hun temporele fluctuaties van seizoensfluctuaties tot veranderingen in eeuwen en duizenden jaren, of zelfs veranderingen die optreden op geologische tijdschalen (milieu, paleo-ecologie en bioklimatologie).

nieuwe theorie

Een theorie genaamd METAL (Macro-milieutheorie over de orde van het leven), is voorgesteld om biogeografie, fenologie, ecologie, paleo-ecologie en bioklimatologie van soorten te koppelen, maar ook om te begrijpen hoe gemeenschappen van soorten worden gevormd en hoe biodiversiteit wordt georganiseerd en ontwikkeld. Het verandert in ruimte en tijd.

Het begrijpen van de ruimtelijke en temporele organisatie van grootschalige biodiversiteit vereist de ontwikkeling van numerieke modellen waarin biologische, milieu- en klimatologische kennis in de vergelijking wordt gebracht.

Binnen het kader van de mineralentheorie is de basis van het biodiversiteitsmodel eenvoudig. Er wordt een groot aantal fantoomtypen gemaakt. Elke denkbeeldige soort (we hebben het over pseudo-soorten) heeft unieke fysiologische voorkeuren die zijn ecologische niche bepalen, dat wil zeggen zijn reactie op klimatologische en ecologische beperkingen. We kunnen in eerste instantie een eenvoudige niche overwegen, waarbij alleen rekening wordt gehouden met de afmetingen (of variabelen) temperatuur en waterbeschikbaarheid (hier neerslag).

Temperatuur is een fundamentele factor die de fysiologie regelt van alle soorten die op onze planeet leven, en neerslag is een indicator van de beschikbaarheid van water, een variabele die niet minder belangrijk is dan de temperatuur van terrestrische soorten. Elk van de miljoenen gecreëerde fantoomsoorten staat in wisselwerking met klimatologische factoren en koloniseert geleidelijk het terrestrische en mariene milieu (zowel aan de oppervlakte als op de oceaanbodem). Tijdens simulaties organiseren soorten zich geleidelijk in gemeenschappen en wordt de biodiversiteit nagebootst, meer bepaald hier het aantal soorten in een bepaald gebied.

Deze numerieke experimenten (of simulaties) reconstrueren zeer correct de ruimtelijke verdeling van de biodiversiteit zoals die momenteel wordt waargenomen voor een groot aantal taxonomische groepen in terrestrische en mariene milieus (bijv. schaaldieren, vissen, walvisachtigen, planten, vogels). De biodiversiteitskaarten op de oceaanbodem blijven voorlopig in zoverre er tot nu toe weinig waarnemingen zijn gedaan om deze bevindingen te bevestigen.

Het grote schaakbord van het leven

De reconstructie van de in de natuur waargenomen biodiversiteitsverdelingen vindt plaats omdat een gespecialiseerde klimatologische interactie een wiskundige beperking genereert voor het aantal soorten dat in een bepaald gebied kan voorkomen. We hebben deze beperking het grote schaakbord van het leven genoemd. Hoewel er nog steeds een aanzienlijk deel van de willekeur (afwezigheid van causaal determinisme) bestaat over het type en aantal soorten dat in een gebied kan voorkomen, kan dit aantal de theoretische drempel die is vastgesteld door de model-specialist klimaatinteractie niet overschrijden.

Het grote schaakbord van het leven. Elke schaakborddoos bestaat uit subvakken die het aantal klimatologische niches vertegenwoordigen, die het aantal soorten bepalen dat een territoriale aanwezigheid in een geografisch vierkant kan vestigen. L staat voor het mogelijke aantal niches (of het maximale aantal soorten) en S staat voor het aantal soorten dat het geografische vierkant beslaat. Q vertegenwoordigt de verzadiging van de poorten, met Q = (S/L) x100. 100% verzadiging betekent dat alle poorten bezet zijn. | Gregory Beaugrand

Zo kunnen maar weinig soorten de minimum- en maximumtemperatuur en neerslag bepalen. De polen komen overeen met de ondergrenzen van de waarden van temperatuur (voor het terrestrische en mariene milieu) en neerslag (voor het terrestrische milieu), het aantal soorten dat hun bestaan ​​kan aantonen is beperkt, voornamelijk omdat twee soorten van hetzelfde formaat (c’ dwz dezelfde aanpassingen hebben om om te gaan met omgevingsfluctuaties) kan niet naast elkaar bestaan ​​volgens het Gausse-principe van competitieve uitsluiting. Aangezien de bovengrenzen op de evenaar in het huidige klimaat niet worden waargenomen, is de biodiversiteit maximaal op het niveau van de evenaar in het terrestrische milieu en op het subtropische niveau in het mariene milieu. Dit was niet altijd het geval en tijdens warme periodes kan de biodiversiteit op de evenaar veel lager zijn. Evenzo was de biodiversiteit soms veel hoger op poolniveau.

Waarom is het aantal landsoorten belangrijker dan het aantal mariene soorten? Aan dit verschil liggen verschillende factoren ten grondslag. De eerste, fundamentele, betreft het aantal klimatologische dimensies. Water is per definitie overal in de oceaan aanwezig, wat niet het geval is voor het terrestrische milieu. De extra klimatologische dimensie vergroot het aantal bioklimatische niches en daarmee het aantal soorten dat in het terrestrische milieu kan ontstaan ​​aanzienlijk. Het toevoegen van een extra klimatologische dimensie, samen met meer uitgesproken geografische verschillen in terrestrische omgevingen, vergroot de mogelijkheid van soortvorming, dat wil zeggen het creëren van soorten, aangezien reproductieve isolatie het meest waarschijnlijk is.

De mate van diversificatie blijft een belangrijke parameter, omdat het de bezettingsgraad van niches in een bepaalde geografische cel bepaalt en de levensgeschiedeniskenmerken van elke groep het levende schaakbord specifiek maken voor een bepaalde taxonomische groep, wat verklaart waarom er soms geen mondiale patronen van biodiversiteit op grote ruimtelijke schaal. Het schaakbord is gereorganiseerd volgens het klimaat, waardoor het dynamisch is van minuut-tijdschalen tot zeer grote schalen (d.w.z. geologische schalen).

De METAL-theorie laat zien dat de deterministische component, d.w.z. duidelijk en voorspelbaar, de organisatie van biologische systemen regelt van het organisatieniveau van het individu tot het organisatieniveau van samenlevingen. Modellen gegenereerd door mineralentheorie, die deze duidelijkheid bevatten, stellen ons in staat om de regulering van de biodiversiteit op onze planeet beter te begrijpen, maar ook om de biodiversiteit in het verleden, heden en de toekomst te voorspellen, en zo te anticiperen op de reactie van biologische systemen op klimaatderegulering. Voor particulieren gelden andere regels. Hoe groter de soort, hoe minder individuen, een patroon van variatie dat bekend staat als de regel van Damoth (1981).

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Gesprek Onder een Creative Commons-licentie. Lees deorigineel artikel.