چه شد که دایناسور‌های به آن بزرگی منقرض شدند، ولی حیوانات دیگر زنده ماندند؟

راز بقا: رویداد‌های مهم انقراض در باستان زمین با رمز و راز‌های زیادی مرتبط هستند: چرا موجودات خاصی انقراض یافتند در حالی که برخی دیگر زنده ماندند؟

به گزارش راز بقا، اخیرا دو مطالعه با هدف پاسخگویی به این سوال از طریق تکنیک‌های مختلف، از جمله تجزیه و تحلیل ایزوتوپی و یادگیری ماشین (machine learning) انجام شد. این مطالعات چندین توضیح بالقوه برای زنده‌ماندن برخی حیوانات از حوادث انقراض، از جمله عوامل فصلی و سطوح تنوع ژنتیکی در گونه‌ها، نشان داد.

راز‌های انقراض؛ از ۶۵ میلیون سال پیش تا ۲۵۰ میلیون سال قبل

حدود ۶۵ میلیون سال پیش، یک سیارک عظیم به زمین برخورد و آسمان را تاریک کرد و تعداد زیادی از حیوانات از جمله دایناسور‌ها را کشت. اما به دلایلی، موجودات خاصی مانند پستانداران، کروکودیل ها، پرندگان و لاک پشت‌ها زنده ماندند. اگرچه این فاجعه با مرگ پوشانده شده بود، اما امکان ظهور پستانداران را فراهم کرد و در نتیجه آن‌ها با تنوع و تعداد زیاد در همه‌جا پراکنده شدند.

به طور مشابه در ۲۵۰ میلیون سال پیش، جهان شاهد بدترین رویداد انقراض دسته‌جمعی در تاریخ بود: انقراض پایان پرمین (End-Permian Extinction).

این رویداد که به عنوان مرگ بزرگ نیز شناخته می‌شود، به دلیل یک‌سری فوران‌های آتشفشانی رخ داد که سه-چهارم حیوانات در خشکی و حتی بیشتر در اقیانوس‌ها را از بین برد. اما باز هم برخی از حیوانات زنده ماندند.

این دو رویداد انقراضی، توسط یک راز به هم مرتبط هستند: چرا در انقراض‌های دسته‌جمعی، برخی از حیوانات از بین می‌روند، در حالی که برخی دیگر زنده می‌مانند؟

اخیراً، دو تیم جداگانه به بررسی این دو رویداد انقراض پرداختند تا بفهمند که چه چیزی به گونه‌ای اجازه می‌دهد در زمانی که جهان در حال مرگ است، زنده بماند.

پایان دایناسور‌ها چطور رقم خورد؟

برای درک رویداد انقراض که دایناسور‌ها را در ۶۵ میلیون سال پیش از بین برد، ابتدا به منطقه تانیس در داکوتای شمالی می‌پردازیم.

تقریباً ۶۵ میلیون سال پیش، برخی از ماهی‌های نگون‌بخت، پایانی نابهنگام داشتند. تنها ۱۰ دقیقه پس از برخورد سیارک “Chicxulub” به شبه جزیره یوکاتان، امواج لرزه‌ای عظیم منطقه را تحت تاثیر قرار داد و آب را به شدت تکان داد.

بر خلاف سونامی (امواج غول‌پیکری هستند که از یک نقطه می‌آیند)، امواجی که به جزیزه برخورد می‌کردند، مانند اتفاقی بود که در یک زلزله برای یک استخر شنا می‌افتد؛ آب هاباعث تقویت امواج و این امر باعث شد که رسوب موجود در کف منطقه یک ساعت پس از حادثه، ماهی‌ها را زنده به گور کند.

امروزه، ما نتایج را به‌عنوان فسیل‌های ماهی بکر حفظ‌شده می‌بینیم؛ برخی از آن‌ها حتی با بافت نرم دست نخورده باقی مانده‌اند.

فسیل این ماهی‌ها حاوی چیز‌های شگفت‌انگیزی بود: گوی‌های کوچکی از شیشه ذوب‌شده و سنگ در آبشش‌هایشان. اعتقاد بر این است که این گوی‌ها از خود ضربه به وجود آمده‌اند.

پس از برخورد سیارک به زمین، بارانی از سنگ مذاب به جو فرستاده شد که سپس در ارتفاعات بالا متبلور شد و دوباره مثل باران مرگبار روی زمین بارید. وجود کروی‌ها در آبشش ماهی‌ها نشان می‌داد زمانی که گوی‌ها به بدن آن‌ها نفوذ کرده بودند، آن‌ها زنده بودند.

به گزارش راز بقا، در سال ۲۰۱۷، پروفسور جان اسمیت (Jan Smit) روی این ماهی‌ها تحقیق کرد. این‌کار بلافاصله توجه یک دانشجوی فارغ التحصیل در دانشگاه اوپسالا را به خود جلب کرد و این دانشجو نیز با پروفسور همراه شد.

آن‌ها به منطقه تانیس رفتند و مشغول جمع‌آوری نمونه‌هایی که شامل استخوان‌های فک ماهی پارویی و خار‌های باله سینه‌ای ماهیان خاویاری بود، شدند.

با تجزیه و تحلیل «حلقه‌هایی» که در هر فصل در این استخوان‌ها تشکیل می‌شد، آن‌ها توانستند تشخیص دهند که این ماهی‌ها در نیمکره شمالی و در فصل بهار مُرده‌اند. آزمایش ایزوتوپ کربن این نتیجه را تایید کرد و نشان داد که زئوپلانکتون‌ها و سایر منابع غذایی در زمان مرگ در حال افزایش بودند.

این نتیجه احتمالا به سرنخی مبنی بر اینکه چرا برخی از حیوانات مُرده‌اند و برخی دیگر زنده مانده‌اند، اشاره می‌کند.

فصل بهار زمان تولید مثل، تولد و رشد است. ترکیب این مورد با زمان‌های باروریِ مشخص به این معنی است که این سیارک در زمان مناسبی برخورد کرده تا به این حیوانات ضربه مرگبار واقعی را بزند. موجودات نیمکره شمالی زمین در آن زمان آمادگی لازم برای مقابله با ضربه را نداشته‌اند.

سوی دیگر ماجرا، حیواناتی بودند که در نیمکره جنوبی برای زمستان آماده می‌شدند. برنامه‌ریزی برای فصل سرد می‌توانست به زنده‌ماندن آن‌ها کمک کند؛ بنابراین آن‌ها بیش‌تر بقا یافتند.

در واقع، به نظر می‌رسد حیوانات در نیمکره جنوبی دو برابر سریعتر از همتایان خود در نیمکره شمالی بهبود یافته‌اند.

شواهد روشنی وجود دارد که نشان می‌دهد بسیاری از اجداد پرندگان امروزی در نیمکره جنوبی زنده مانده‌اند، همین موضوع برای بسیاری از کروکودیل‌ها و لاک‌پشت‌ها یکسان است. همچنین شواهد زیادی برای زنده ماندن پستانداران اولیه در گودال‌های نیمکره جنوبی وجود دارد.

با این حال، ما هنوز راه‌ زیادی در پیش داریم تا بتوانیم بگوییم به همین دلیل است که رویداد «انقراض کرتاسه-پالئوژن» (Cretaceous-Paleogene extinction) یکی از انتخابی‌ترین انقراض‌ها در تاریخ این سیاره بوده است.

یک گام مهم به دست آوردن فسیل‌های بیشتری است که در نیمکره جنوبی وجود دارند. یکی از بزرگترین چالش‌ها تفاوت در داده‌های موجود است. به گفته دکتر جان اسمیت، تعصب زیادی نسبت به مکان‌های نیمکره شمالی وجود دارد (جایی که یافته‌های فسیلی زیادی در قرن‌های گذشته منتشر شده‌اند) در حالی که داده‌های نیمکره جنوبی بسیار کمتر و فضا‌های بیشتری در بین‌شان وجود دارد.

بدترین رویداد انقراض جهان

اگرچه رویدادی که دایناسور‌ها را از بین برد ممکن است شناخته‌شده‌ترین رویداد انقراض باشد، اما بدترین اتفاق نبود.

حدود ۲۵۰ میلیون سال پیش، انقراض دسته جمعی پایان پرمین (End-Permian)، ۷۵ درصد از موجودات زمینی و ۹۰ درصد موجودات در اقیانوس‌ها را از بین برد. در واقع، تقریباً به زندگی روی زمین به طور کامل پایان داد.

این انفجار در اثر فوران‌های آتشفشانی عظیم در سیبری ایجاد شد. انتشار گاز‌های گلخانه‌ای منجر به تغییر ناگهانی آب و هوا و افزایش دمای سیاره به میزان ۱۰ درجه سانتیگراد شد. اما دوباره، برخی از انواع موجودات زنده ماندند در حالی که برخی دیگر از بین رفتند.

برای درک دلیل این امر، تیمی از دانشگاه هامبورگ به رهبری دکتر ویلیام فاستر از یادگیری ماشینی برای بررسی شباهت‌های گونه‌هایی که زنده مانده‌اند استفاده کردند. استفاده از یادگیری ماشینی به تیم اجازه داد تا ارتباطاتی را که ممکن است قبلاً نادیده گرفته شده باشد و آن‌هایی که منجر به تفسیر‌های ثابت می‌شود را کشف کند. نتایج آن‌ها اخیراً در مجله “Paleobiology” منتشر شده است.

به گزارش راز بقا، این تیم ۲۵۰۰۰ رکورد فسیلی (موجوداتی مانند جلبک ها، دوکفه‌ای ها، اسفنج‌ها و حلزون ها) را از جنوب چین تجزیه‌وتحلیل کردند. الگوریتم یادگیری ماشین آن‌ها قادر بود تعیین کند چه عواملی در افزایش احتمال انقراض یک گونه نقش داشته است.

نتیجه این بود که موجودات زنده‌ای که در عمق آب زندگی می‌کردند، بیشتر بقا داشتند. یعنی عمق آب در ماندگاری‌شان نقش داشت. در اقیانوس‌های کم‌عمق، افزایش دما برای موجودات کُشنده بود، به ویژه برای جاندارانی که قبلاً در آب در لبه بالاتر دمای مطلوب خود زندگی می‌کردند. در اعماق اقیانوس، کاهش اکسیژن محلول عامل مهمی بود. اما آن ارگانیسم‌هایی که متحرک بودند می‌توانستند به عمق یا مکانی که مهمان‌نوازتر بود حرکت کنند و در نهایت زنده بمانند.

+ پیشنهاد مطالعه: اولین انقراض دقیقا چندسال پیش بود؟

«بقا» گاهی‌اوقات به نوع پوسته یک حیوان خلاصه می‌شد. براکیوپود‌ها (Brachiopoda) یا بازوپایان مثال خوبی هستند. براکیوپود‌هایی پوسته‌ای از جنس کلسیت (Calcite) داشتند و کمتر احتمال داشت منقرض شوند.

محققان بر این باورند که دلیل چنین امری آسیب‌پذیریِ کم‌ترِ بازوپایانی است که پوسته خود را از کلسیت می‌سازند تا در برابر اسیدی‌شدن اقیانوس کم‌تر آسیب ببینند.

گونه‌هایی که تنوع زیادِ درون‌گونه‌ای هم داشتند زنده ماندند، شاید به این دلیل که تنوع ژنتیکی بیشتر تحمل بهتری نسبت به تغییرات محیطی ایجاد می‌کرد.

این روش‌های یادگیری ماشینی را می‌توان برای پیش‌بینی احتمال انقراض گونه‌هایی در دیگر رویداد‌های انقراض و حتی امروزه نیز استفاده کرد.

در حال حاضر، گونه‌ها با سرعتی ۱۰۰۰ برابر بیشتر از نرخ زمینه در حال انقراض هستند، چیزی که برخی افراد آن را ششمین انقراض می‌نامند.

فاستر گفت: «اگر بتوانیم این روش‌ها را در انقراض مدرن به کار ببریم، در واقع می‌توانیم در مورد آینده گونه‌های منفرد پیش‌بینی کنیم. مزیت واقعی این‌کار این است که ما نیازی به مطالعه تک‌تک گونه‌ها نداریم، کاری که هم گران است و هم به منابع هنگفتی از نظر بودجه و ساعات کاری نیاز دارد. در عوض، این مدل یک روش مقرون‌به‌صرفه برای پیش‌بینی ایجاد می‌کند.»

+ پیشنهاد مطالعه: آیا در دوران ششمین انقراض قرار داریم؟