We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Evrim konusunda çok bilgili olmadığımı kabul ediyorum, yaklaşık bir hafta önce kendim için araştırmaya başladım. Anlamadığım şeylerden biri, insanların ve dünyadaki hemen hemen her hayvan/böcek/balık vs.'nin neden simetrik bir vücuda sahip olduğudur. Bunun en uygun olanın hayatta kalması için ne avantajı var? Evrimsel soy ağacında çok sık ve erken ortaya çıktığı için oldukça önemli olmalı.
[Hayvanlardan bahsediyorsak, bir dizi vücut simetrisi vardır: asimetri, radyal, iki taraflı, spiral, dönme, kayma ve metamerik simetriler. Bilateral ve radyal, geçmişte hayvan mega-sistematiği için ana sınıflandırıcı karakter olarak hizmet eden iki temel tiptir.]
Vücut simetrisinin genel çevresel gradyanlarla ilişkili olduğu varsayılır.
Radyal simetriye (öğelerine) sahip hayvanlar, yalnızca bir çevresel gradyanı yansıtan bir dorso-ventral eksene sahiptir: substrat/su sütunu, derinlik vb. Bu polaritenin yanı sıra, kaynaklar/sinyaller/tehlike herhangi bir yönden gelebilir. Ayağı bir su yosununa bağlı ve dokunaçları karşı uçta ağzını saran ve kurbanın herhangi bir taraftan gelmesini bekleyen bir Hydra polip hayal edin.
İki taraflı hayvanların gövdesi aynı dorso-ventral eksene ve buna dik olan başka bir polariteye sahiptir: ön-arka eksen. Bu eksen, hareketin yarattığı eğim ile eşleştirilmiştir: vücudun ön kenarının önce yeni bir şeyle karşılaşması muhtemeldir. Bu ilke, sefalizasyonun temelinde yatmaktadır: çoğu iki taraflı hayvan, az ya da çok şekilli "kafa" sahiptir.
Bu nedenle vücut simetrisindeki evrimsel değişikliklerin yaşam tarzındaki değişikliklerle ilişkili olduğu düşünülmektedir, örneğin:
- cnidarians'ın başlangıçta iki taraflı olduğu (ve birçoğunun hala bir dereceye kadar iki taraflılık gösterdiği), ancak yerleşik hale geldikten sonra kaybettiğine dair bir hipotez var.
- Yürümeyen ekinodermler tamamen çift taraflı hayvanlardan köken aldı ve daha sonra ünlü pentamerik radyal simetrilerini kazandılar (başlangıçta modern saplı deniz zambakları gibi tamamen hareketsiz miydiler?). Ancak bu simetri, endobentik formlarda ikincil iki taraflılığa (orijinal simetri düzlemine uymayan) doğru yeniden çarpıtıldı: kum dolarları ve bazı holothurianlar.
- nematodlar veya priapulidler gibi solucanlar, her yöne benzer viskoz ortam sakinleridir: bu durumda ortamın dorso-ventral gradyanı yoktur veya zayıftır. Orijinal ikili simetri vücut planlarında çok açık olmasına rağmen, genel vermiform görünümü de dahil olmak üzere bazı organ sistemlerinde radyal simetri belirtileri hakimdir. Böylece nematodlar, triradial (baş duyusu, farinks), biradial (kas sistemi) ve iki taraflı (sinir sistemi, genital bölge, kuyruk) simetrilerini birleştirir.
Hangi yaşam formu Dünya'ya hakimdir?
Hangi organizma gezegen üzerinde en büyük etkiye sahip oldu?
Biz insanlar, Dünya'yı yönettiğimizi varsayma eğilimindeyiz. Gelişmiş alet yapımımız, dilimiz, problem çözme ve sosyal becerilerimiz ve en büyük yırtıcı konumumuzla kendimizi gezegendeki baskın yaşam formu olarak düşünmeyi seviyoruz.
Sayıları çok daha fazla olan, Dünya'nın yüzeyini daha fazla kaplayan ve canlı biyokütlesini bizden daha fazla oluşturan organizmalar var. Dünyanın çoğu köşesinde ve diğer sakinleri üzerinde kesinlikle büyük etkilerimiz var.
Ama sessizce daha büyük, daha önemli etkilere sahip olan başka canlılar var mı? Gerçekten sorumlu kim veya ne?
Dünya hakimiyeti bir sayı oyunuysa, çok azı küçük altı bacaklı, karides benzeri yay kuyrukları veya Collembola ile kıyaslanabilir. 0,25-10 mm arasında değişen uzunluklarda, tipik olarak, bazı yerlerde metrekare başına 200.000'e yükselen, metrekare başına 10.000 civarında toprak vardır. Bu kanatsız eklembacaklıların bilinen 6.000 türü, plajlar ve uçurumlardan Antarktika'ya ve dünyadaki en yüksek dağ sıralarına kadar dünyanın her yerindeki her türlü habitatta bulunabilir.
"Pistte birkaç santim aşağı inmeniz gerekebilir, ancak kara yüzeyinde nereye giderseniz gidin, hemen ayaklarınızın altında bahar kuyrukları olduğu için para koyardım," diyor Birleşik Krallık'taki Roehampton Üniversitesi'nden bir zoolog olan Dr Peter Shaw ve Collembola için Birleşik Krallık Kaydedici.
Karıncalar Dünya yüzeyinin her milimetresini kontrol ediyor
Yay kuyrukları, yüzeyde yaşayanların karınlarının alt kısmında furka adı verilen bir yaylanma organına sahip oldukları için bu şekilde adlandırılmıştır. Bu organa hafifçe vurmak, yırtıcılardan kaçmak için 10 cm'ye kadar zıplamalarını sağlar. Aynı adı paylaşmalarına rağmen, toprakta yaşayan yay kuyrukları kürklüdür. Grubun ayırt edici özelliği, hepsinin karınlarında suyu emmek için kullandıkları ve yüzeylere yapışmalarına yardımcı olmak için yapışkan bir maddenin sızabileceği bir tüpe sahip olmalarıdır.
Mantarların yanı sıra, bahar kuyrukları ölü bitkilerin yeniden kullanılabilir besinlere dönüştürülmesini hızlandırır. Bu süreçteki önemleri, habitatlara ve solucanlar gibi diğer ayrıştırıcıların varlığına veya yokluğuna göre büyük ölçüde değişir. Ancak bazı tahminler, bazı yerlerde çöp düşüşünün %20'ye varan oranda bozulmasından onların sorumlu olduğunu öne sürüyor.
Springtails, Dünya'daki en bol böcekler olarak tanımlanırdı. Ancak yaklaşık 15 yıl önce yapılan DNA analizi, bunların aslında böceklerin akrabaları olduğunu buldu.
Karıncalar, 10.000 trilyon ila katrilyon (bir milyon trilyon) arasında değişen küresel nüfus tahminleriyle, sayı oyununda da oldukça başarılıdır. Karıncaları saymak zor olsa da ve bu tahminler birkaç sıfırla çıkabilse de, karıncaların dünyadaki en çok sayıda böcek olduğunu söylemek oldukça güvenli.
Yay kuyruklarından sayıca az olmalarına rağmen, yaşadıkları ortamları etkilemek için çok daha büyük ve daha çeşitli güçlere sahiptirler.
2011'de Karıncalar Arasında Maceralar adlı bir kitap yayınlayan ABD, Washington DC'deki Smithsonian Enstitüsü'nden bir böcekbilimci olan Mark Moffett, &ldquoKarıncalar nerede yaşarlarsa yaşasınlar, çoğu yerde Dünya yüzeyinin her milimetresini kontrol ederler,&rdquo diyor. &ldquoBu bölgeler temel olarak karıncalar tarafından mikro düzeyde yönetilir, her şeyi kendi yararlarına olacak şekilde mikrobiyal düzeyde bile değiştirir veya ortadan kaldırır.&rdquo
Karadaki bitkilerin biyokütlesinin, hayvanlarınkinin yaklaşık 1000 katı olduğu tahmin edilmektedir.
Karıncalar, kontrollerini, solucanlardan daha fazla dünyayı hareket ettirmekten, hastalıkların yayılmasını azaltmak için ölülerini temizlemekten ve savaş başlatmaktan çok çeşitli ustaca yollarla uygularlar. Yaprak kesen karıncalar besin kaynağı olarak mantar yetiştirir ve çiftliklerinin verimliliğini artırmak için penisilin ile ilgili bakteriyel bir pestisit kullanırlar, çoban karıncalar ise yaprak biti sürülerini besler, böylece onları tatlı özsu adı verilen şekerli bir madde için sağabilirler.
14.000 kadar bilinen karınca türünden en otoriter ve saldırgan olanlar, çok iyi adapte olmuşlardır ki, dünya çapında özgürce hareket edebilen, milyarlarca bireyden oluşan dev koloniler oluşturarak çok daha büyük düşmanları ele geçirmelerine ve onları yenmelerine olanak tanıyanlardır. .
Böcekler en baskın, tür bakımından zengin organizma grubudur.
Böyle bir tür olan Arjantinli karınca, Güney Amerika kökenli olduğu için Antarktika hariç her kıtaya yayılmıştır. Özellikle hızlı büyüyebilirler çünkü kraliçeler, fazladan yetiştirici gibi davranan verimli prensesleri tolere eder. Rakiplerini, diğer hayvan türlerini ve yerli bitkileri alt etmek için sayıların kaba kuvvetini, acımasızlığı ve gelişmiş savaş stratejilerini kullanıyorlar ve Akdeniz kıyıları boyunca 6.000 km'ye kadar uzanan süper koloniler, ABD'de Kaliforniya ve batı Japonya.
Ama belki de birkaç büyük şey, pek çok küçük şeye daha az belirgin ama daha temel yollarla hükmedebilir.
Bakterileri bir kenara bırakırsak, karadaki bitkilerin biyokütlesinin, hayvanlarınkinin yaklaşık 1000 katı olduğu tahmin ediliyor. Ve diğer yaşam formları bireysel olarak daha çok sayıda, daha açık bir şekilde iddialı veya daha çeşitli olabilirken, büyük çoğunluk, bitkilerin fotosentez yoluyla sağladığı oksijen olmadan var olamaz.
Angiospermler veya çiçekli bitkiler, tüm bitki türlerinin yaklaşık %90'ını oluşturur. Yeryüzünün büyük bir bölümünü kaplarlar, karasal hayvanlardan çok daha fazla biyokütle oluştururlar ve kara tabanlı eko-sistemlerin büyük çoğunluğunun yapısal tuvalini sağlarlar.
"Bir çölün tropik bir yağmur ormanından veya yerel parkınızdan farklı şekilde yapılandırılmasının yolu, çiçekli bitkilerin bu belirli alanları ayırma şekline bağlıdır," diyor Londra, İngiltere'deki Doğa Tarihi Müzesi'nden Bitkiler Başkanı Sandy Knapp. &ldquoBöceklerin gidebileceği yerler ve diğer şeylerin gelişip değiştiği alan sağlarlar.&rdquo
Sonra tekrar, belki de dünya hakimiyeti daha çok bir çeşitlilik ve uzmanlaşma meselesidir.
Bilim adamları şimdiye kadar yaklaşık 400.000 böcek türü adlandırdılar, yani toplam tür sayısı için çeşitli rakamlardan hangisine inandığınıza bağlı olarak, tanımlanmış tüm yaşam formlarının beşte birini ve üçte birini oluşturuyorlar. Belirli ağaçları polenlemek veya belirli hayvanların gübresiyle beslenmek gibi oldukça spesifik roller üstlenmek üzere evrimleşerek başarılı oldular.
Wolbachia son derece yaygın ve dolambaçlı
Londra'daki Doğa Tarihi Müzesi'nde böcek toplama müdürü Max Barclay, &ldquoBöcekler, karasal eko-sistemlerdeki en baskın, tür bakımından zengin organizma grubudur,&rdquo diyor. &ldquoFarklı işlerinde uzmanlaşmak için dünyayı çok küçük parçalara böldüler, birbirleriyle rekabet etmeden bir arada var olmayı başardılar.&rdquo
Böcekleri kısa listeye sokan şey sadece onların uyarlanabilirliği ve çeşitliliği değildir. Ayrıca çoğu eko-sistemde önemli rollere sahiptirler, örneğin odun ve gübreyi parçalayarak daha sonra diğer yaşam formları için mevcut olan besinleri serbest bırakırlar. Böcekler -ki türlerin %40'ı böceklerdir- oralarda olmasaydı, örneğin, çoğu bitki tozlaşmaz ve dolayısıyla oksijen üretemezdi.
Weevils, özellikle böceklerin öneminin ve bazılarının baskınlığının iyi bir örneğidir.
Ağızları uzun burunların uçlarında bulunan bitkilerde özel bir yumurtlama cihazı veya yumurtlama tüpü aracılığıyla yumurtalarını bıraktıkları bitkilerde delikler açabilirler. Bu, larvalarını korur ve onlara yetişkinlerden ayrı bir besin kaynağı sağlar, böylece rekabet içinde olmazlar. Belirli bitkilerle sıkı bir şekilde ilişkilidirler ve onlara eko-sistemler içinde özellikle önemli roller verirler. Bir dizi ailede yaklaşık 60.000 tür ile, bir böcek ailesi için bile oldukça çeşitli ve uzmandırlar.
Şimdiye kadar insan merkezli. Amerikalı bilim adamı ve popüler bilim yazarı Stephen Jay Gould, bugün hayatta olsaydı ve bu makaleyi okusaydı, muhtemelen şimdiye kadar daha da uyarlanabilir, yok edilemez ve şaşırtıcı derecede çeşitli bir yaşam biçimini kaçırdığımızı protesto ederdi.
Gould, Bakteriler Çağında yaşıyoruz, diye yazmıştı.
Wolbachia bakterilerin radarın altındaki baskınlığının özellikle iyi bir örneğini sağlar. Son derece yaygın ve sinsi, böceklerin ve örümcekler ve akarlar gibi diğer eklembacaklıların yaklaşık üçte ikisinin hücrelerinde yaşarlar. Türler arasında geçiş yapabilirler.
Bununla birlikte, ana bulaşma yöntemi, ev sahibi dişilerin yumurtalarıdır.
Hakimiyetleri açısından hiçbir şey onlarla rekabet edemez
Ve bulaştıkları hemen hemen her hayvanın üremesini bozarak, bazı türlerin cinsiyet değiştirmesine, erkekleri öldürmesine ve spermlerini değiştirmesine neden olarak hakimiyetlerini sağlarlar. Bunu yaparken de diğer binlerce türün hayatta kalmasını ve evrimini etkilediler.
Genellikle asalak, ev sahiplerini manipüle etmek için olağanüstü çeşitlilikleri, genellikle kendi avantajları için dişileri erkeklere tercih etmek, bazı bilim adamlarının onlara, ellerinde binlerce erkek çocuğun kanıyla İncil'deki kraldan sonra "Herod Böceği" adını vermelerine yol açtı.
yeni başlayanlar için biraz Wolbachia erkek kelebekleri, ağaç bitlerini ve kabukluları dişilere dönüştürmek için değişikliklere neden olabilir, böylece geçme şanslarını ikiye katlayabilir. Aynı nedenle bazı arı, yaban arısı ve karıncaların dişilerinin kendilerini klonlamalarını, erkeklere ihtiyaç duymadan üremelerini ve spermle döllenmelerini sağlayan kromozom değişikliklerini de tetikleyebilirler.
Sonra erkek öldürme yetenekleri var. İngiltere, Liverpool Üniversitesi'nde Evrimsel Biyoloji Profesörü olan Greg Hurst tarafından yapılan araştırma şunu ortaya koydu: Wolbachia genç kardeşler arasında kaynaklar için güçlü bir rekabetin olduğu türlerde bazı erkek uğur böceği ve kelebek embriyolarının ölümünü tetikleyebilir. Dişiler güçlenir ve ölü kardeşlerini yiyerek bakterilerin yayılmasına daha iyi yardımcı olurlar.
Wolbachia başka bir kurnazlık yeteneği daha vardır ve bu, enfekte erkeklerin spermlerini değiştirebilir. Bu, örneğin, enfekte bir erkek sivrisinek, ancak aynı Wolbachia suşu ile enfekte olmuş bir dişi ile çiftleşirse yaşayabilir yavrulara sahip olabilir.
Siyanobakteriler dünyadaki en önemli ve başarılı mikroorganizmalardır.
Bunun üzerine, böcekler ve diğer eklembacaklılar, bakterilerden genleri alabilir ve yanal gen transferi yoluyla yeni türlerin ortaya çıkma sürecini potansiyel olarak hızlandırabilir.
&ldquoWolbachia New York, ABD, Rochester Üniversitesi Biyoloji Profesörü John Werren, konakçılarını manipüle etme ve değiştirme biçimlerinden birçok türde evrimsel değişimin itici güçleri olabilir.
Pek çok böcek ve diğer eklembacaklılardaki varlıkları ve ev sahiplerini binlerce yeni tür yaratmış olabilecek şekillerde kendi lehlerine manipüle etme yetenekleri, Wolbachia dünyanın en baskın yaşam formu için önde gelen bir adaydır.
Werren, &ldquoI&rsquoI&rsquoI & rsquoI & rsquoI & rsquoI & rsquoI & rsquoI & rsquo, söylemekte oldukça rahat hücre içi bakterilerin gittiği ve karasal bakterilerin gittiği kadarıyla, baskınlıkları açısından onlarla rekabet edemez,&rdquo diye ekliyor.
Ama elbette Dünya'da karada olandan daha fazlası var. Ve oksijen yapan her şey bir bitki değildir.
Aslında, siyanobakteriler 2.5 milyar yıl önce ilk fotosentetik organizmalar olarak evrimleşmeden önce, atmosfer çok az oksijen içeriyordu. Oksijen açısından zengin bir atmosferdeki bu değişiklik, bugün Dünya'da gördüğümüz biyolojik çeşitliliğin temellerini attı.
Canlıların boyutlarına bir aşağı bir yukarı bakarsanız, ölçeklerine mikroplar, insanlar ölçeklerine, aradaki şeylere ise karıncalar egemen olma eğilimindedir.
Siyanobakteriler, yenilerini oluşturmak için kolonilerinden ayrılabilen hareketli hücre dizileri oluşturur. Hemen hemen tüm sucul ve karasal habitatlarda, likenler, bitkiler ve hayvanlar içinde yaşamanın yanı sıra okyanuslarda dev görünür mavi-yeşil çiçekler oluşturarak bulunabilirler.
Oksijen üretmenin yanı sıra, diğer önemli rolleri, atmosferik nitrojeni, bitkilerin büyümek için topraktan alması gereken organik nitrat veya amonyağa dönüştürme yeteneklerinden gelir.
Azot sabitleme ve erken fotosentezdeki bu rollerin yanı sıra habitatlar arasında her yerde bulunmaları, Avustralya'daki Queensland Üniversitesi'nden Ian Stewart ve Avustralya'daki Adelaide Üniversitesi'nden Ian Falconer gibi bilim adamlarını, trichodesmium gibi siyanobakterilerin yeryüzündeki en önemli ve başarılı mikroorganizmalardır.
Hayat ağacının farklı köşelerinden bir avuç yaşam formuna bu gelişigüzel bakış bile, organizmaların farklı fiziksel ölçeklerde daha baskın veya daha büyük etkilere sahip olduklarından bahsetmenin daha kolay olduğunu ortaya koyuyor.
Moffett, "Canlıların boyutlarına yukarıdan ve aşağıdan bakarsanız, ölçeklerine mikroplar, insanlar ölçeklerine, karıncalar ise aradaki şeylere egemen olma eğilimindedir" diyor.
Bireysel sayıları, ağırlığı ve yüzey alanı kaplamasını saymanın ötesinde, diğer yaşam formları ve çevreleri üzerindeki etki olarak tahakkümün tanımı, terimleri tanımlayanların önceliklerine göre değişir. "Belirli bir ölçümün ne kadar iyi olduğu, hangi soruyu sorduğunuza bağlıdır," diyor Knapp.
Örneğin, ekinlerinizi mahvetmiş veya yok etmişlerse karıncalar oldukça baskın görünebilirler, ancak bitkilerin sağladığı oksijen olmadan çok uzağa gidemezler. Bitkiler, fotosentetik karbon alımını artırmaya yardımcı olan ve üremelerini kolaylaştıran mantarlar olmasaydı, yaklaşık 470 milyon yıl önce yaptıkları gibi toprağı kolonileştirebilirdi.
Bu arada mantarlar, hayvanlar, bitkiler ve mikroplarla oluşturdukları çok sayıda ve çeşitli simbiyotik ilişkiler olmadan dünyanın eko sistemlerinin çoğunda temel rollerini asla kazanamayacaklardı.
Werren, &ldquoBu biraz ünlü bir futbolcunun mu yoksa bir basketbolcunun mu daha baskın olduğunu anlamaya çalışmak gibi bir şey,&rdquo diyor.
Herhangi bir yaşam formu için en iyi köpek statüsünü talep etme çabaları her zaman tanımlarla ilgili sorularla sonuçlanacak olsa da, bu tür tartışmaların kesinlikle vurguladığı şey, Dünya'daki milyonlarca farklı yaşam türü arasında var olan karmaşık karşılıklı bağımlılıktır.
&ldquoHangi organizma grubunun en önemli olduğunu sormak, bir evi ayakta tutan dört sütundan hangisinin daha önemli olduğunu sormaya benzer,&rdquo ekliyor Knapp. &ldquoEğer onlardan herhangi birini alırsan her şey tepetaklak olur.&rdquo
Ekolojik ilişkinin önemi nedir?
Simbiyotik organizmalar ilişkiler başka bir organizmanın sağladığı benzersiz bir nişten yararlanmak için evrimleşmişlerdir. Bunlar ilişkiler daha önce kullanılmamış bir nişin bulunması ve kullanılmasıyla elde edilebilecek avantajlara dayanmaktadır. Rekabet ve yırtıcılık ekolojik ilişkiler ama simbiyotik değiller.
Aynı şekilde, karşılıklılık neden önemlidir? karşılıklılık Gerçekten de her su ve kara habitatında meydana gelir, ekolojistler artık Dünya üzerindeki hemen hemen her türün bu etkileşimlerden bir veya daha fazlasına doğrudan veya dolaylı olarak dahil olduğuna inanmaktadır. karşılıklılık birçok bitki ve hayvanın üremesi ve hayatta kalması ve ekosistemlerdeki besin döngüleri için çok önemlidir.
Bunun yanında ekolojik ilişki nedir?
Örtüşen nişler içindeki veya arasındaki organizmalar arasındaki etkileşim, beş türde karakterize edilebilir. ilişkiler: rekabet, yırtıcılık, komensalizm, karşılıklılık ve parazitlik. Simbiyoz bir yakınlık anlamına gelir ilişki organizmalardan birinin veya her ikisinin de fayda sağladığı durum.
Simbiyotik ilişkiler bir ekosistemi nasıl etkiler?
Ekolojide, simbiyoz yakın bir ekolojiktir ilişki iki (veya daha fazla) farklı türün bireyleri arasında. Bazen bir simbiyotik ilişki her iki türe de yarar sağlar, bazen bir tür diğerinin zararına yarar sağlar ve diğer durumlarda hiçbir tür fayda sağlamaz.
21.1 Biyoçeşitliliğin Önemi
Biyoçeşitlilik, biyolojik çeşitlilik için geniş bir terimdir ve bir dizi organizasyonel düzeyde ölçülebilir. Geleneksel olarak, ekolojistler biyoçeşitliliği hem tür sayısını hem de bu türlerin her birindeki birey sayısını dikkate alarak ölçmüştür. Bununla birlikte, biyologlar, biyolojik çeşitliliğin biyolojik ve teknolojik olarak önemli unsurlarını korumaya yönelik çabalara odaklanmaya yardımcı olmak için biyolojik organizasyonun çeşitli seviyelerinde (genler, popülasyonlar ve ekosistemler dahil) biyolojik çeşitlilik ölçümlerini kullanıyorlar.
Yok olma yoluyla biyolojik çeşitlilik kaybı, yolcu güvercini, dodo veya hatta yünlü mamutun kaybı olarak düşünüldüğünde, bu olaylar uzun zaman önce gerçekleştiği için bunu umursamak için hiçbir neden yok gibi görünüyor. Kayıp, insan türünün refahı için pratikte nasıl önemlidir? Bu türler hayatımızı daha iyi hale getirir miydi? Evrim ve ekoloji açısından, bazı istisnalar dışında belirli bir türün kaybı önemsiz görünebilir, ancak mevcut hızlanan yok olma oranı, yaşam süremiz içinde on binlerce türün kaybı anlamına gelir. Bu kaybın çoğu, özellikle kereste ve tarım için temizlenen yüksek çeşitliliğe sahip ekosistemler olan, Şekil 21.2'de gösterilene benzer tropik yağmur ormanlarında meydana gelmektedir. Bunun ekosistemlerin çöküşü ve gıda üretimini, temiz havayı ve suyu sürdürmek ve insan sağlığını iyileştirmek için ek maliyetler yoluyla insan refahı üzerinde dramatik etkileri olması muhtemeldir.
Biyologlar, insan popülasyonlarının ekosistemlere gömülü olduğunu ve tıpkı gezegendeki diğer türler gibi onlara bağımlı olduklarını kabul ederler. Tarım, erken avcı-toplayıcı toplumların tek bir yere yerleşmesinden ve yakın çevrelerini, yani içinde bulundukları ekosistemi büyük ölçüde değiştirmesinden sonra başladı. Bu kültürel geçiş, insanların ekinler ve gezegendeki evcil hayvanlar dışındaki canlılara olan bağımlılıklarını fark etmelerini zorlaştırdı. Bugün teknolojimiz varoluşun uç noktalarını yumuşatıyor ve çoğumuzun daha uzun, daha rahat yaşamlar sürmesine izin veriyor, ancak nihayetinde insan türü, çevresindeki ekosistemler olmadan var olamaz. Ekosistemlerimiz gıdamızı sağlar. Bu, toprak ekosistemlerinde yetişen canlı bitkileri ve bu bitkileri (veya diğer hayvanları) yiyen hayvanları ve ayrıca okyanuslardaki fotosentetik organizmaları ve onları yiyen diğer organizmaları içerir. Ekosistemlerimiz, genellikle canlı organizmalarda bulunan bileşiklerden yapılan sağlığımızı koruyan ilaçların çoğunu sağlamıştır ve sağlayacaktır. Ekosistemler, göl ve nehir ekosistemlerinde tutulan veya karasal ekosistemlerden geçerek yeraltı sularına geçen temiz suyumuzu sağlar.
Biyoçeşitlilik Türleri
Biyoçeşitliliğin yaygın bir anlamı, yalnızca bir konumdaki veya Dünya'daki türlerin sayısıdır, örneğin Amerikan Ornitologlar Birliği, Kuzey ve Orta Amerika'daki 2078 kuş türünü listeler. Bu, kıtadaki kuş biyoçeşitliliğinin bir ölçüsüdür. Daha karmaşık çeşitlilik ölçüleri, türlerin göreli bolluğunu hesaba katar. Örneğin, eşit olarak yaygın 10 ağaç türüne sahip bir orman, 10 ağaç türüne sahip bir ormandan daha çeşitlidir; burada bu türlerden sadece biri, eşit olarak dağıtılmak yerine ağaçların yüzde 95'ini oluşturur. Biyologlar ayrıca, bazıları biyoçeşitliliğin nasıl korunacağını planlamada önemli olan alternatif biyoçeşitlilik ölçütleri belirlediler.
Genetik ve Kimyasal Biyoçeşitlilik
Genetik çeşitlilik, alternatif bir biyolojik çeşitlilik kavramıdır. Genetik çeşitlilik (veya varyasyon), bir türe adaptasyon için hammaddedir. Bir türün gelecekteki adaptasyon potansiyeli, türü oluşturan popülasyonlardaki bireylerin genomlarında tutulan genetik çeşitliliğe bağlıdır. Aynısı daha yüksek taksonomik kategoriler için de geçerlidir. Çok farklı türlere sahip bir cins, birbirine benzeyen ve benzer ekolojilere sahip olan bir cinsten daha fazla genetik çeşitliliğe sahip olacaktır. Sonraki evrim için en büyük potansiyele sahip olan cins, genetik olarak en çeşitli olandır.
Çoğu gen, organizmaları canlı tutan ve çoğaltan metabolik süreçleri yürüten proteinleri kodlar. Genetik çeşitlilik, aynı zamanda, farklı genetik yapılara sahip türlerin hücrelerinde farklı kimyasal çeşitleri (proteinlerin yanı sıra metabolizmanın ürünleri ve yan ürünleri) ürettiği kimyasal çeşitlilik olarak da düşünülebilir. Bu kimyasal çeşitlilik, ilaçlar gibi bu kimyasalların potansiyel kullanımları nedeniyle insanlar için önemlidir. Örneğin, eptifibatid ilacı çıngıraklı yılan zehirinden elde edilir ve belirli kalp rahatsızlıkları olan kişilerde kalp krizlerini önlemek için kullanılır.
Şu anda, bir organizma tarafından yapılan bileşikleri keşfetmek, onları hayal edip laboratuvarda sentezlemekten çok daha ucuzdur. Kimyasal çeşitlilik, insan sağlığı ve refahı için önemli olan çeşitliliği ölçmenin bir yoludur. Seçici üreme yoluyla insanlar hayvanları, bitkileri ve mantarları evcilleştirmiştir, ancak bu çeşitlilik bile piyasa güçleri ve insan tarımında ve göçte artan küreselleşme nedeniyle kayıplara uğramaktadır. Örneğin, uluslararası tohum şirketleri belirli bir mahsulün yalnızca çok az çeşidini üretir ve dünya çapında çiftçilere çok daha çeşitli olan geleneksel çeşitlerini terk ederken bu birkaç çeşidi satın almaları için teşvikler sağlar. İnsan nüfusu, istikrarlı bir gıda kaynağı olarak doğrudan ürün çeşitliliğine bağlıdır ve bu çeşitliliğin azalması biyologlar ve tarım bilimcileri için rahatsız edicidir.
Ekosistem Çeşitliliği
Ekosistem çeşitliliğini tanımlamak da yararlıdır: Dünyadaki veya bir coğrafi alandaki farklı ekosistemlerin sayısı. Bazı türler diğer ekosistemlere uyum sağlayarak hayatta kalsa bile tüm ekosistemler yok olabilir. Bir ekosistemin kaybı, türler arasındaki etkileşimlerin kaybı, eş-adaptasyonun benzersiz özelliklerinin kaybı ve bir ekosistemin yaratabileceği biyolojik üretkenlik kaybı anlamına gelir. Kuzey Amerika'da büyük ölçüde nesli tükenmiş bir ekosisteme bir örnek, kır ekosistemidir (Şekil 21.3). Çayırlar bir zamanlar orta Kuzey Amerika'yı kuzey Kanada'daki boreal ormandan Meksika'ya kadar yayıyordu. Şimdi hepsi yok oldu, yerlerini ekin tarlaları, mera alanları ve banliyö yayılımı aldı. Türlerin çoğu hayatta kalıyor, ancak en verimli tarım topraklarımızı yaratmaktan sorumlu olan son derece verimli ekosistem artık yok. Sonuç olarak, daha büyük masraflarla yapay olarak korunmadıkça toprakları artık tükeniyor. Toprak verimliliğindeki düşüş, orijinal ekosistemdeki etkileşimlerin kaybolması nedeniyle oluşur; bu, çayır ekosistemi yok edildiğinde nesli tükenen nispeten az sayıda türden çok daha önemli bir kayıptı.
Mevcut Tür Çeşitliliği
Büyük çabalara rağmen, gezegende yaşayan türler hakkında bilgi sınırlıdır. Yakın tarihli bir tahmin, bilimin adlandırdığı yaklaşık 1,5 milyon tür olan ökaryot türlerinin, gezegende bulunan toplam ökaryot türlerinin yüzde 20'sinden daha azını oluşturduğunu göstermektedir (bir tahmine göre 8,7 milyon tür). Prokaryotik türlerin sayısıyla ilgili tahminler büyük ölçüde tahminlerdir, ancak biyologlar bilimin onların çeşitliliğini kataloglamaya daha yeni başladığı konusunda hemfikirdir. Bilinenlerle bile, açıklanan türlerin isimlerinin veya örneklerinin merkezi bir deposu yoktur, bu nedenle 1,5 milyon tanımın doğru bir sayı olduğundan emin olmanın hiçbir yolu yoktur. Farklı taksonomik gruplarla ilgili uzmanların görüşlerine dayanan en iyi tahmindir. Dünya'nın artan bir hızla türleri kaybettiği göz önüne alındığında, bilim neyin kaybolduğu hakkında çok az şey biliyor. Tablo 21.1, farklı gruplardaki son biyolojik çeşitlilik tahminlerini sunmaktadır.
|Kaynak: Mora ve diğerleri 2011||Kaynak: Chapman 2009||Kaynak: Groombridge ve Jenkins 2002|
|tarif||tahmin edilen||tarif||tahmin edilen||tarif||tahmin edilen|
|Hayvanlar||1,124,516||9,920,000||1,424,153||6,836,330||1,225,500||10,820,000|
|fotosentetik protistler||17,892||34,900||25,044||200,500||—||—|
|mantarlar||44,368||616,320||98,998||1,500,000||72,000||1,500,000|
|Bitkiler||224,244||314,600||310,129||390,800||270,000||320,000|
|Fotosentetik olmayan protistler||16,236||72,800||28,871||1,000,000||80,000||600,000|
|prokaryotlar||—||—||10,307||1,000,000||10,175||—|
|Toplam||1,438,769||10,960,000||1,897,502||10,897,630||1,657,675||13,240,000|
Tanımlanan türleri erişilebilir ve daha organize yollarla kataloglamak için çeşitli girişimler var ve internet bu çabayı kolaylaştırıyor. Bununla birlikte, Gözlemlenen Türlerin Durumu 1 raporlarına göre yılda 17.000-20.000 yeni tür olan mevcut tür tanımı hızında, şu anda var olan tüm türlerin tanımlanması 500 yıla yakın bir zaman alacaktır. Bununla birlikte, yok olma, türleri tanımlanabileceklerinden daha hızlı bir şekilde Dünya'dan uzaklaştırdığından, görev zamanla giderek imkansız hale geliyor.
Türleri adlandırmak ve saymak, insanlığın diğer ihtiyaçları göz önüne alındığında önemsiz bir uğraş gibi görünebilir, ancak bu sadece bir muhasebe değildir. Türleri tanımlamak, biyologların bir organizmanın benzersiz özelliklerini ve bu organizmanın tanımlanan başka herhangi bir türe ait olup olmadığını belirlediği karmaşık bir süreçtir. Biyologların, biyolojisi hakkındaki soruları takip etmek için ilk keşiften sonra türü bulmasını ve tanımasını sağlar. Sonraki araştırmalar, türleri insanlar ve ekosistemlerimiz için değerli kılan keşifleri üretecek. Bir isim ve tanım olmadan, bir tür birden fazla bilim insanı tarafından derinlemesine ve koordineli bir şekilde incelenemez.
Biyoçeşitlilik Modelleri
Biyoçeşitlilik gezegende eşit olarak dağılmamıştır. Victoria Gölü, 1980'lerde ve 1990'larda egzotik bir türün ortaya çıkmasından önce kitlesel bir yok oluşa neden olmadan önce, yaklaşık 500 çiklit türü (gölde bulunan sadece bir balık ailesi) içeriyordu. Bu türlerin tümü yalnızca Victoria Gölü'nde bulundu, yani endemik oldukları söylenebilir. Endemik türler sadece bir yerde bulunur. Örneğin, mavi alakarga Kuzey Amerika'ya özgüdür, Barton Springs semenderi ise Austin, Teksas'taki bir baharın ağzına özgüdür. Barton Springs semenderi gibi oldukça kısıtlı dağılımlara sahip endemikler, özellikle yok olmaya karşı savunmasızdır. Cinsler ve familyalar gibi daha yüksek taksonomik seviyeler de endemik olabilir.
Huron Gölü, tümü Kuzey Amerika'daki diğer birçok gölde bulunan yaklaşık 79 balık türü içerir. Victoria Gölü ile Huron Gölü arasındaki çeşitlilik farkını ne açıklar? Victoria Gölü tropikal, Huron Gölü ise ılıman bir göldür. Şu anki haliyle Huron Gölü sadece yaklaşık 7.000 yaşında, Victoria Gölü ise şu anki haliyle yaklaşık 15.000 yaşında. Bu iki faktör, enlem ve yaş, biyocoğrafyacıların Dünya'daki biyolojik çeşitlilik modellerini açıklamak için önerdiği birkaç hipotezden ikisidir.
Kariyer Bağlantısı
Biyocoğrafya
Biyocoğrafya, dünyadaki türlerin hem geçmişte hem de günümüzde dağılımının incelenmesidir. Biyocoğrafyacıların çalışmaları, fiziksel çevremizi, çevrenin türleri nasıl etkilediğini ve çevredeki değişikliklerin bir türün dağılımını nasıl etkilediğini anlamak için çok önemlidir.
Biyocoğrafya başlığı altında üç ana çalışma alanı vardır: ekolojik biyocoğrafya, tarihsel biyocoğrafya (paleobiyocoğrafya olarak adlandırılır) ve koruma biyocoğrafyası. Ekolojik biyocoğrafya, bitki ve hayvanların dağılımını etkileyen mevcut faktörleri inceler. Tarihsel biyocoğrafya, adından da anlaşılacağı gibi, türlerin geçmişteki dağılımını inceler. Koruma biyocoğrafyası ise bilinen tarihi ve güncel ekolojik bilgilere dayanarak türlerin korunması ve restorasyonuna odaklanmaktadır. Bu alanların her biri hem zoocoğrafyayı hem de fitocoğrafyayı -hayvanların ve bitkilerin geçmiş ve şimdiki dağılımını- ele alır.
Ekolojide gözlemlenen en eski modellerden biri, enlem azaldıkça hemen hemen her taksonomik organizma grubundaki biyolojik çeşitliliğin artmasıdır. Diğer bir deyişle, biyoçeşitlilik ekvatora yaklaştıkça artmaktadır (Şekil 21.4).
Biyoçeşitliliğin neden ekvatora yaklaştıkça arttığı henüz net değil, ancak hipotezler, son buzul çağında büyük ölçüde yaşamdan yoksun veya büyük ölçüde yoksul olan ılıman bölgelere karşı tropik bölgelerdeki ekosistemlerin daha büyük yaşını içeriyor. Daha büyük yaş, türleşme için daha fazla zaman sağlar. Bir başka olası açıklama, tropiklerin güneşten aldığı daha fazla enerjiye karşı ılıman ve kutup bölgelerinde daha az enerji girişi olmasıdır. Ancak bilim adamları, daha fazla enerji girişinin nasıl daha fazla türe dönüşebileceğini açıklayamadılar. Tropikal ekosistemlerin karmaşıklığı, tropik bölgelerde habitat heterojenliğini veya daha yüksek enlemlere göre ekolojik nişlerin sayısını artırarak türleşmeyi teşvik edebilir. The greater heterogeneity provides more opportunities for coevolution, specialization, and perhaps greater selection pressures leading to population differentiation. However, this hypothesis suffers from some circularity—ecosystems with more species encourage speciation, but how did they get more species to begin with? The tropics have been perceived as being more stable than temperate regions, which have a pronounced climate and day-length seasonality. The tropics have their own forms of seasonality, such as rainfall, but they are generally assumed to be more stable environments and this stability might promote speciation.
Regardless of the mechanisms, it is certainly true that biodiversity is greatest in the tropics. The number of endemic species is higher in the tropics. The tropics also contain more biodiversity hotspots. At the same time, our knowledge of the species living in the tropics is lowest and because of recent, heavy human activity the potential for biodiversity loss is greatest.
Importance of Biodiversity
Loss of biodiversity eventually threatens other species we do not impact directly because of their interconnectedness as species disappear from an ecosystem other species are threatened by the changes in available resources. Biodiversity is important to the survival and welfare of human populations because it has impacts on our health and our ability to feed ourselves through agriculture and harvesting populations of wild animals.
Human Health
Many medications are derived from natural chemicals made by a diverse group of organisms. For example, many plants produce secondary plant compounds , which are toxins used to protect the plant from insects and other animals that eat them. Some of these secondary plant compounds also work as human medicines. Contemporary societies that live close to the land often have a broad knowledge of the medicinal uses of plants growing in their area. For centuries in Europe, older knowledge about the medical uses of plants was compiled in herbals—books that identified the plants and their uses. Humans are not the only animals to use plants for medicinal reasons. The other great apes, orangutans, chimpanzees, bonobos, and gorillas have all been observed self-medicating with plants.
Modern pharmaceutical science also recognizes the importance of these plant compounds. Examples of significant medicines derived from plant compounds include aspirin, codeine, digoxin, atropine, and vincristine (Figure 21.5). Many medications were once derived from plant extracts but are now synthesized. It is estimated that, at one time, 25 percent of modern drugs contained at least one plant extract. That number has probably decreased to about 10 percent as natural plant ingredients are replaced by synthetic versions of the plant compounds. Antibiotics, which are responsible for extraordinary improvements in health and lifespans in developed countries, are compounds largely derived from fungi and bacteria.
In recent years, animal venoms and poisons have excited intense research for their medicinal potential. By 2007, the FDA had approved five drugs based on animal toxins to treat diseases such as hypertension, chronic pain, and diabetes. Another five drugs are undergoing clinical trials and at least six drugs are being used in other countries. Other toxins under investigation come from mammals, snakes, lizards, various amphibians, fish, snails, octopuses, and scorpions.
Aside from representing billions of dollars in profits, these medications improve people’s lives. Pharmaceutical companies are actively looking for new natural compounds that can function as medicines. It is estimated that one third of pharmaceutical research and development is spent on natural compounds and that about 35 percent of new drugs brought to market between 1981 and 2002 were from natural compounds.
Finally, it has been argued that humans benefit psychologically from living in a biodiverse world. The chief proponent of this idea is entomologist E. O. Wilson. He argues that human evolutionary history has adapted us to living in a natural environment and that built environments generate stresses that affect human health and well-being. There is considerable research into the psychologically regenerative benefits of natural landscapes that suggest the hypothesis may hold some truth.
Agricultural
Since the beginning of human agriculture more than 10,000 years ago, human groups have been breeding and selecting crop varieties. This crop diversity matched the cultural diversity of highly subdivided populations of humans. For example, potatoes were domesticated beginning around 7,000 years ago in the central Andes of Peru and Bolivia. The people in this region traditionally lived in relatively isolated settlements separated by mountains. The potatoes grown in that region belong to seven species and the number of varieties likely is in the thousands. Each variety has been bred to thrive at particular elevations and soil and climate conditions. The diversity is driven by the diverse demands of the dramatic elevation changes, the limited movement of people, and the demands created by crop rotation for different varieties that will do well in different fields.
Potatoes are only one example of agricultural diversity. Every plant, animal, and fungus that has been cultivated by humans has been bred from original wild ancestor species into diverse varieties arising from the demands for food value, adaptation to growing conditions, and resistance to pests. The potato demonstrates a well-known example of the risks of low crop diversity: during the tragic Irish potato famine (1845–1852 AD), the single potato variety grown in Ireland became susceptible to a potato blight—wiping out the crop. The loss of the crop led to famine, death, and mass emigration. Resistance to disease is a chief benefit to maintaining crop biodiversity and lack of diversity in contemporary crop species carries similar risks. Seed companies, which are the source of most crop varieties in developed countries, must continually breed new varieties to keep up with evolving pest organisms. These same seed companies, however, have participated in the decline of the number of varieties available as they focus on selling fewer varieties in more areas of the world replacing traditional local varieties.
The ability to create new crop varieties relies on the diversity of varieties available and the availability of wild forms related to the crop plant. These wild forms are often the source of new gene variants that can be bred with existing varieties to create varieties with new attributes. Loss of wild species related to a crop will mean the loss of potential in crop improvement. Maintaining the genetic diversity of wild species related to domesticated species ensures our continued supply of food.
Since the 1920s, government agriculture departments have maintained seed banks of crop varieties as a way to maintain crop diversity. This system has flaws because over time seed varieties are lost through accidents and there is no way to replace them. In 2008, the Svalbard Global seed Vault, located on Spitsbergen island, Norway, (Figure 21.6) began storing seeds from around the world as a backup system to the regional seed banks. If a regional seed bank stores varieties in Svalbard, losses can be replaced from Svalbard should something happen to the regional seeds. The Svalbard seed vault is deep into the rock of the arctic island. Conditions within the vault are maintained at ideal temperature and humidity for seed survival, but the deep underground location of the vault in the arctic means that failure of the vault’s systems will not compromise the climatic conditions inside the vault.
Görsel Bağlantı
The Svalbard seed vault is located on Spitsbergen island in Norway, which has an arctic climate. Why might an arctic climate be good for seed storage?
Although crops are largely under our control, our ability to grow them is dependent on the biodiversity of the ecosystems in which they are grown. That biodiversity creates the conditions under which crops are able to grow through what are known as ecosystem services—valuable conditions or processes that are carried out by an ecosystem. Crops are not grown, for the most part, in built environments. They are grown in soil. Although some agricultural soils are rendered sterile using controversial pesticide treatments, most contain a huge diversity of organisms that maintain nutrient cycles—breaking down organic matter into nutrient compounds that crops need for growth. These organisms also maintain soil texture that affects water and oxygen dynamics in the soil that are necessary for plant growth. Replacing the work of these organisms in forming arable soil is not practically possible. These kinds of processes are called ecosystem services. They occur within ecosystems, such as soil ecosystems, as a result of the diverse metabolic activities of the organisms living there, but they provide benefits to human food production, drinking water availability, and breathable air.
Other key ecosystem services related to food production are plant pollination and crop pest control. It is estimated that honeybee pollination within the United States brings in $1.6 billion per year other pollinators contribute up to $6.7 billion. Over 150 crops in the United States require pollination to produce. Many honeybee populations are managed by beekeepers who rent out their hives’ services to farmers. Honeybee populations in North America have been suffering large losses caused by a syndrome known as colony collapse disorder, a new phenomenon with an unclear cause. Other pollinators include a diverse array of other bee species and various insects and birds. Loss of these species would make growing crops requiring pollination impossible, increasing dependence on other crops.
Finally, humans compete for their food with crop pests, most of which are insects. Pesticides control these competitors, but these are costly and lose their effectiveness over time as pest populations adapt. They also lead to collateral damage by killing non-pest species as well as beneficial insects like honeybees, and risking the health of agricultural workers and consumers. Moreover, these pesticides may migrate from the fields where they are applied and do damage to other ecosystems like streams, lakes, and even the ocean. Ecologists believe that the bulk of the work in removing pests is actually done by predators and parasites of those pests, but the impact has not been well studied. A review found that in 74 percent of studies that looked for an effect of landscape complexity (forests and fallow fields near to crop fields) on natural enemies of pests, the greater the complexity, the greater the effect of pest-suppressing organisms. Another experimental study found that introducing multiple enemies of pea aphids (an important alfalfa pest) increased the yield of alfalfa significantly. This study shows that a diversity of pests is more effective at control than one single pest. Loss of diversity in pest enemies will inevitably make it more difficult and costly to grow food. The world’s growing human population faces significant challenges in the increasing costs and other difficulties associated with producing food.
Wild Food Sources
In addition to growing crops and raising food animals, humans obtain food resources from wild populations, primarily wild fish populations. For about one billion people, aquatic resources provide the main source of animal protein. But since 1990, production from global fisheries has declined. Despite considerable effort, few fisheries on Earth are managed sustainability.
Fishery extinctions rarely lead to complete extinction of the harvested species, but rather to a radical restructuring of the marine ecosystem in which a dominant species is so over-harvested that it becomes a minor player, ecologically. In addition to humans losing the food source, these alterations affect many other species in ways that are difficult or impossible to predict. The collapse of fisheries has dramatic and long-lasting effects on local human populations that work in the fishery. In addition, the loss of an inexpensive protein source to populations that cannot afford to replace it will increase the cost of living and limit societies in other ways. In general, the fish taken from fisheries have shifted to smaller species and the larger species are overfished. The ultimate outcome could clearly be the loss of aquatic systems as food sources.
Eylemdeki Kavramlar
Visit this website to view a brief video discussing a study of declining fisheries.
How Human Beings Almost Vanished From Earth In 70,000 B.C.
Add all of us up, all 7 billion human beings on earth, and clumped together we weigh roughly 750 billion pounds. That, says Harvard biologist E.O. Wilson, is more than 100 times the biomass of any large animal that's ever walked the Earth. And we're still multiplying. Most demographers say we will hit 9 billion before we peak, and what happens then?
Well, we've waxed. So we can wane. Let's just hope we wane gently. Because once in our history, the world-wide population of human beings skidded so sharply we were down to roughly a thousand reproductive adults. One study says we hit as low as 40.
Forty? Come on, that can't be right. Well, the technical term is 40 "breeding pairs" (children not included). More likely there was a drastic dip and then 5,000 to 10,000 bedraggled homo sapiens struggled together in pitiful little clumps hunting and gathering for thousands of years until, in the late Stone Age, we humans began to recover. But for a time there, says science writer Sam Kean, "We damn near went extinct."
I'd never heard of this almost-blinking-out. That's because I'd never heard of Toba, the "supervolcano." It's not a myth. While details may vary, Toba happened.
Toba, The Supervolcano
Once upon a time, says Sam, around 70,000 B.C., a volcano called Toba, on Sumatra, in Indonesia went off, blowing roughly 650 miles of vaporized rock into the air. It is the largest volcanic eruption we know of, dwarfing everything else.
That eruption dropped roughly six centimeters of ash — the layer can still be seen on land — over all of South Asia, the Indian Ocean, the Arabian and South China Sea. According to the Volcanic Explosivity Index, the Toba eruption scored an "8", which translates to "mega-colossal" — that's two orders of magnitude greater than the largest volcanic eruption in historic times at Mount Tambora in Indonesia, which caused the 1816 "Year Without a Summer" in the northern hemisphere.
With so much ash, dust and vapor in the air, Sam Kean says it's a safe guess that Toba "dimmed the sun for six years, disrupted seasonal rains, choked off streams and scattered whole cubic miles of hot ash (imagine wading through a giant ashtray) across acres and acres of plants." Berries, fruits, trees, African game became scarce early humans, living in East Africa just across the Indian Ocean from Mount Toba, probably starved, or at least, he says, "It's not hard to imagine the population plummeting."
Then — and this is more a conjectural, based on arguable evidence — an already cool Earth got colder. The world was having an ice age 70,000 years ago, and all that dust hanging in the atmosphere may have bounced warming sunshine back into space. Sam Kean writes "There's in fact evidence that the average temperature dropped 20-plus degrees in some spots," after which the great grassy plains of Africa may have shrunk way back, keeping the small bands of humans small and hungry for hundreds, if not thousands of more years.
It didn't happen right away. It took almost 200,000 years to reach our first billion (that was in 1804), but now we're on a fantastic growth spurt, to 3 billion by 1960, another billion almost every 13 years since then, till by October, 2011, we zipped past the 7 billion marker, says writer David Quammen, "like it was a "Welcome to Kansas" sign on the highway."
In his new book Spillover, Quamman writes:
We're unique in the history of mammals. We're unique in this history of vertebrates. The fossil record shows that no other species of large-bodied beast — above the size of an ant, say or an Antarctic krill — has ever achieved anything like such abundance as the abundance of humans on Earth right now.
But our looming weight makes us vulnerable, vulnerable to viruses that were once isolated deep in forests and mountains, but are now bumping into humans, vulnerable to climate change, vulnerable to armies fighting over scarce resources. The lesson of Toba the Supervolcano is that there is nothing inevitable about our domination of the world. With a little bad luck, we can go too.
Radiolab regular Sam Kean's new book on genetics, The Violinist's Thumb, tells the story of Toba, the supervolcano, to explore how human genes record a "bottleneck" or a drastic narrowing of genetic diversity 70,000 years ago. David Quammen's new book Spillover is about people pushing into forests, swamps and places where viruses have been hiding. Those viruses are now beginning to cross over into horses, pigs, bats, birds and, inevitably, they threaten to "spillover" into us. For a virus, or bacteria, 7 billion potential hosts look like a fantastic opportunity.
VISUAL CONNECTION
Şekil 5: In 1980, Luis and Walter Alvarez, Frank Asaro, and Helen Michels discovered, across the world, a spike in the concentration of iridium within the sedimentary layer at the K–Pg boundary. These researchers hypothesized that this iridium spike was caused by an asteroid impact that resulted in the K–Pg mass extinction. In the photo, the iridium layer is the light band. (credit: USGS)
Scientists measured the relative abundance of fern spores above and below the K–Pg boundary in this rock sample. Which of the following statements most likely represents their findings?
- An abundance of fern spores from several species was found below the K–Pg boundary, but none was found above.
- An abundance of fern spores from several species was found above the K–Pg boundary, but none was found below.
- An abundance of fern spores was found both above and below the K–Pg boundary, but only one species was found below the boundary, and many species were found above the boundary.
- Many species of fern spores were found both above and below the boundary, but the total number of spores was greater below the boundary.
Cevap:
Statement “a” likely represents their findings.
No, Humans Are Probably Not All Descended From A Single Couple Who Lived 200,000 Years Ago
Those headlines give the impression that science has produced evidence to support the story of Adam and Eve. But the study they rest on does not demonstrate anything of the kind, and other lines of evidence strongly suggest that past human populations were always much larger than two.
The study in question was actually published in May and received coverage at the time, but has been picked up again. Its authors were Mark Stoeckle of Rockefeller University in New York and David Thaler of the University of Basel in Switzerland. It appeared in the journal Human Evolution, and it is "open access" so anyone can read it.
The study is about DNA barcoding: the technique of reading a small chunk of an organism's DNA and using that to identify its species. To identify an animal, geneticists usually look at a gene called cytochrome oxidase 1 (CO1). This gene is not part of the "main" genome held in the nucleus of animal cells, but instead is carried in the mitochondria: tiny sausage-shaped organelles that swarm inside animal cells and provide them with energy.
DNA barcoding is not a perfect method of identifying species, but it works pretty well. That's because, as the study observes, animals belonging to one species tend to have near-identical CO1 genes, which reliably differ from animals of other species.
Because CO1 genes are so similar within species, regardless of how many individuals there are, Stoeckle and Thaler argue that something must have made them that way. Either evolution is somehow pushing each species to have its own version, which seems unlikely, or each species has had almost all its genetic diversity purged - which implies that its population was once very small.
What's more, these population bottlenecks seemingly all occurred between 100,000 and 200,000 years ago.
Much of the coverage has interpreted this as implying some sort of global event, an unspecified catastrophe that slashed the population of pretty much every animal species. However, Stoeckle and Thaler do not argue that, saying instead that species experience bottlenecks every few hundred thousand years due to the rough and tumble of life.
Thaler was quoted by Fox News saying that "all of animal life experiences pulses of growth and stasis or near extinction on similar time scales". He listed possible explanations: "ice ages and other forms of environmental change, infections, predation, competition from other species and for limited resources, and interactions among these forces".
The finding of a population bottleneck also applies to humans. The human genetic data, according to the study, is "consistent with the extreme bottleneck of a founding pair".
The idea of humans being reduced to a population of two, who then had to repopulate the planet, has understandably drawn people's attention. But this idea is almost certainly wrong, for a host of reasons.
First, we should always be hesitant about drawing big conclusions from mitochondrial DNA, and especially from a single gene - even if that gene has been examined in hundreds of species. Mitochondrial DNA is only inherited from one's mother, so it necessarily only tells us about the female line. More importantly, because there is so little of it, it often misleads us. When the mitochondrial genome of Neanderthals was sequenced, it showed no sign that humans and Neanderthals had interbred. The interbreeding was only revealed when the Neanderthal nuclear genome was read.
Second, there is no trace in the geological record of any global event in the last 200,000 years. Any event that slashed populations that significantly would surely have led to a noticeable spike in the extinction rate, and there isn't one. There are of course the extinctions linked to humans, but those occurred at separate times and locations, not simultaneously across the planet.
Indeed, the study's finding that the event occurred between 100,000 and 200,000 years ago is too vague to imply a single event. It's a bit like saying that the Napoleonic Wars happened after the fall of Mycenaean Greece but before 9/11. The suggested timespan is so vast, there is no reason to invoke a single event at all.
The whole pattern can be explained much more easily by saying that a lot of new species evolved over the last few hundred thousand years. That would not be surprising, because most species are indeed fairly young.
We don't know for sure how long the average species lasts, partly because the fossil record is imperfect and partly because we don't have a firm definition of what a species is anyway. But it's been estimated that species typically last somewhere between 500,000 and 10 million years. It follows that a lot of species on Earth must have originated in the last few hundred thousand years. For instance, polar bears have been estimated to be about 400,000 years old as a species.
Stoeckle and Thaler's findings would have us believe that 90 per cent of species are less than 200,000 years old. I don't think their mitochondrial DNA data is enough to show that, and studies of whole genomes and fossils will give us more reliable dates that I would expect to be older. But they won't be that much older. Given that the planet has been in and out of glacial periods over the last 2.5 million years, plus all the upheavals caused by humans and our extinct relatives, the finding that most species alive today are fairly young shouldn't surprise us.
What about our own species? First, Stoeckle and Thaler only ever said that their data was "consistent" with the existence of a founding pair. That doesn't mean much, and they immediately conceded that the same pattern could have arisen "within a founding population of thousands that was stable for tens of thousands of years". The fact is, genomic data doesn't do a great job of revealing the sizes of past populations except in broad-brush terms. The human population was probably pretty small for a long time, but there is no reason to think it was two.
Finally, the archaeological record tells a different story. It used to be thought that our species was about 200,000 years old, which would fit Stoeckle and Thaler's data. However, in 2017 fossils uncovered at Jebel Irhoud in Morocco turned out to belong to our species, and they were around 300,000 years old. What's more, our lineage split from that of the Neanderthals (our closest extinct relatives) roughly 500,000 years ago, so arguably our species is 500,000 years old. 200,000 years ago does not appear to have been a particularly special time in the history of our species.
Updated 22 December 2018: I have clarified that Stoeckle and Thaler do not propose a single catastrophic event simultaneously affecting large numbers of species
17 Answers 17
I think some of the creatures that would benefit most from humanity’s existence would have to be the ones we consider to be pests, such as rats, mice, and cockroaches. After all, they thrive off of the waste we leave behind, and we have even allowed them to expand their range much farther than they ever could on their own, as rats stowed away on human ships in ancient times, and are now found on almost every continent.
Birds such as pigeons, crows, and starlings could also be good candidates because they too thrive upon human civilization.
Okay, so I had a long talk with my cat (ginger, of course) about this and came up with a plot.
Humans advance to the point where robots and AI pretty much do everything for us.
Some benevolent human owner trains his AI Alexia to understand meows and operate under meow control.
So cats learn how to operate this AI voice command system and use touch screens.
For some reason (future alien archaeologists found mass human graves with unaccountable cat scratches all over them, and hints in the data base records that humans had become expendable) humans go into decline.
Cats survive by ordering out from the robotic food delivery service called 'Skip the Can Opener'.
Did I mention the great conflagration that enveloped the world, the great Cat and Dog Fight for world domination, because apparently dog owners did the same training?
Only the ginger cats won, owing to their supreme intelligence, cunning, and strategic thinking abilities. The dogs' loyalty to humans did them in.
Large mammals and fish will benefit most.
Any species which relies on humans: rats, seagulls, pidgeons, roaches these will all quickly die off outside their natural habitat as their source of food and shelter disappears.
On the evolutionary time scale of hundreds to millions of years necessary to evolve intelligence, assuming natural selection goes that route again, almost none of humanity's treasures will remain. Almost all will have been plowed under, ground up, and disintegrated by life, weather, and other natural processes. Metal will have corroded away. Plastic and concrete will have long since crumbled.
- We wiped out, or brought to the brink of extinction, most of the top level predators.
- We also wiped out, or domesticated, most herd animals except game animals.
- We reduced biodiversity.
- We brought about rapid climate change.
- We carried species across natural barriers to new territory.
- We produced a very thin, but very noticeable, layer in the rock strata.
- We dumped a lot of long-term nuclear waste and heavy metals.
That last one will be one of the last tangible remains of humanity. Plus their long-term warning signs and other projects designed to stand the test of time such as The Clock Of The Long Now.
The changing planet will be left with an ecosystem of scrambled species, reduced diversity, and a dearth of large predators or herd animals.
With the top predator (humanity) gone, adaptable medium sized predators which humans have carried to new territory will fill the niche. Likely felines and canines. Living together. Mass hysteria.
Similarly, without humanity to compete with for territory and food, herd animals will return. Horses, cattle, and elephants.
Finally, without human fishing activity, populations of large sea creatures and fish schools will rebound.
This is currently being played out within the Chernobyl Exclusion Zone, now one of the largest (involuntary) Eurasian wildlife parks. Wildlife is recovering demonstrating that humanity might be worse for the environment than a nuclear disaster.
We need an animal that is pretty intelligent already, and who can pick up and use the tools left behind by humanity. Having a flexible diet wouldn't hurt.
I present to you: The Raccoon!
Some kind of invasive species
What we call "invasive" species, are really species that we humans have moved to new habitats where they thrive. They may thrive because they have no natural predators in the new habitat, or because we've eliminated their predators, or because we've made their prey unnaturally abundant. In other words, we've given them an unfair advantage that will allow them to dominate the new ecosystem. There are lots of these, so you can pick a part of the world and probably find a good candidate.
In North America, my favorite would be wild horses. They'll have a huge range when we're gone, and although they do have predators, I don't think they'll be eaten to extinction. They also have the genes of domesticated horses bred for speed, endurance, and temperament, so they're a little more noble than plain old wild animals.
Another good one might be whitetail deer. They're native to North America but have a much wider range thanks to human activity. Also, as I understand it, they carry a parasite that is fatal to moose, elk, and caribou and (in my state at least) they have forced those species northward and taken more habitat for themselves. It's hard to think of deer as a pest, though, because they're beautiful and delicious.
Some kind of a dog-wolf-coyote hybrid might also be a good choice, and less boring than just going with domesticated dogs. This one is more realistic because it already exists. You have the strength of a wolf, intelligence of a coyote, and courage of a dog. Also if you want different dog breeds to be different castes like in Planet of the Apes, there you go.
sanırım wild pigs are also a realistic option. They are pretty hardy and adaptable creatures, and tough enough to defend themselves, and we humans will leave plenty of members of the species behind.
Humans Are Genetically Predisposed to Kill Each Other
A new study of 1,024 mammal species has determined which animals are the most vicious killers of their own kind. Killer whales perhaps? Pit bulls maybe? For the answer, just look in the mirror.
“Step back and view our species objectively from the outside, the way a zoologist would carefully observe any other animal, or see us the way every other creature perceives human beings. The brutal reality could not be more evident or more horrifying. We are the most relentless yet oblivious killers on Earth.
“Our violence operates far outside the bounds of any other species. Human beings kill anything. Slaughter is a defining behavior of our species. We kill all other creatures, and we kill our own. Read today’s paper. Read yesterday’s, or read tomorrow’s. The enormous industry of print and broadcast journalism serves predominantly to document our killing. Violence exists in the animal world, of course, but on a far different scale. Carnivores kill for food we kill our family members, our children, our parents, our spouses, our brothers and sisters, our cousins and in-laws. We kill strangers. We kill people who are different from us, in appearance, beliefs, race, and social status. We kill ourselves in suicide. We kill for advantage and for revenge, we kill for entertainment: the Roman Coliseum, drive-by shootings, bullfights, hunting and fishing, animal roadkill in an instantaneous reflex for sport. We kill friends, rivals, coworkers, and classmates. Children kill children, in school and on the playground. Grandparents, parents, fathers, mothers--all kill and all of them are the targets of killing…” — R. Douglas Fields, Why We Snap, P. 286, 2016.
After writing those words in my new book Why We Snap, I have been frequently challenged for being overly harsh on the species that has chosen to christen itself “sapiens,” (the wise one). But I was not offering social commentary. I was providing an objective, zoological description of this species.
This week, Maria Gomez and colleagues, zoologists working in Spain, published the results of their in-depth research in a report in the journal Doğa on the evolutionary roots of the human propensity to kill their own kind. The researchers compiled data on lethal violence within 1,024 species of mammals, and the results verify my description of us. The analysis shows that deaths caused by other members of the same species is responsible for 0.3 percent of all deaths on average for all mammals, but the rate of lethal violence among homo sapiens is 7 times higher. Together with our primate ancestors, we stand out as aberrations in our penchant to kill our own kind.
The reasons can be traced back to our primate ancestors, which are exceptionally violent creatures, killing each other at a rate of 2.3 percent like we do. These data indicate that the incessant repetition throughout recorded history and in prehistoric times of murder and war among all cultures of human beings has its roots in our evolutionary stalk.
In part, the reasons for this rampant self-killing appear to relate to our big brains and the conscious awareness and conniving that big brainpower makes possible, but primarily because of two other key aspects of homo sapiens and other primates: fierce territoriality and living in social groups. Across all mammalian species, conspecific deadly violence is highly correlated with these two factors. A double hit of both factors compounds the violence. Whales and bats are highly social, but not territorial, for example, and they have very low rates of killing their own kind. Human beings are highly social but extremely territorial — “Trespassers will be shot!” “He cut into my lane!”
When researchers examined how different types of social groups of humans affect the rate of killing, they found that lethal violence was common in present-day societies organized into bands or tribes, and severe violence is frequent in chiefdoms because of territorial disputes, population and resource pressures, and competition for political reasons, but violence decreased in state-run societies. Presumably, the authors conclude, this is because socio-political organizations of populations in state-run societies that are designed to suppress violence and respond to it, act to inhibit the innate, genetically-predisposed propensity of people to kill each other. Consider, for example, if there were no police to call, what would you have to do?
Missing from the analysis, but unquestionably the most important factor in violence among humans and other mammals, is sex. Males (boys, men, and the males of other mammalian species) are inherently violent, and they are responsible for the vast majority of violent death. This is a relic of the traditional male role in defending territory and social organization that our human and non-human mammalian ancestors practiced.
We are evolutionarily and genetically predisposed to snap in deadly violence, but in comparison to other animals, biology has indeed endowed our species with extraordinary “sapiens” The problem is that the neural circuits of violence that cause us to explode in rage and violence are deep in the brain beneath the cerebral cortex where consciousness arises. The frontal lobes of the brain can squelch these circuits of rage that we share with other violent mammals, but this “top-down” conscious control of our violent impulses is slower to act than the circuits of explosive violence deep in our brain. Understanding this neurocircuitry is vital. Territoriality and social interactions are the “E” for environment, and “T” for tribe, triggers of sudden aggression in the mnemonic “LIFEMORTS,” which is a convenient way to learn to recognize the 9 triggers of rage. Each of these triggers of rage activates different neural circuits in the brain’s threat-detection mechanism. Learning about these biologically and genetically embedded triggers of violence can enable us to engage the part of the human brain that distinguishes it from all other mammalian brains--the forebrain. Circuits from the forebrain to the brain’s threat detection circuits can squelch sudden aggression and violence if there is even a split second to think, be it on the road, in domestic life, within societies, or nations at war. Everyone should learn the LIFEMORTS especially in an election year.
The nomenclature, sapiens, seems an Escher-like ambiguity shifting freely between science and sarcasm. Perhaps this species would be more aptly named Homo nudus, the naked ape, not sapiens. So it seems when miles on the road are marked in incidents of rage--clocked at one every 20 minutes on average. One wonders when Orlando is no longer Disney. When sun and glitz cease to be French Nice. When children don’t build sand castles on the beach, but wash up lifeless like dead seaweed and broken bottles. When skyscrapers are scraped up, as airplanes are mutated into missiles. When houses of worship become slaughterhouses of hate. When millions flee across the globe from their homes in Syria bombed into a manmade hell on Earth. When a child sits stunned in an ambulance having watched his home and family destroyed by deliberate attack. When a boy trades a handgun for a father and projects his personal pain upon playmates, preferring to become a child murderer. When police in moments of fear fire first and question later, and when they are picked off by a sniper like points in a pointless video game.
Violence is in our genes and in our environment, but so too are territoriality and society. These things we will not change. Genes change at a glacial pace. But territory and society shift constantly and they are molded by man. There is hope through understanding the science of human violence, as we can see. Some men do deliberate and decide to forfeit their life if necessary to rush into a war zone wearing white helmets to dig a broken child out of rubble.
General Overviews
The study of mutualism as a unified phenomenon is very young, even though individual mutualisms have been studied for years and, in some cases, for centuries. The first focused attention to mutualism as a whole arose in the early 1980s. Boucher, et al. 1982, a review article, lays out most of the conceptual issues that still drive ecological research in this field. These issues were picked up in greater depth in Boucher 1985. The authors of chapters within this edited volume use both theoretical and empirical approaches, address both applied and basic questions, and focus both on symbiotic and nonsymbiotic interactions. Written a decade later, Bronstein 1994 synthesizes the literature and shows that despite a widespread conviction that mutualism was poorly understood, a great deal of information had accumulated by that point. However, that information was not directed toward identifying broad generalizations about mutualism biology. This paper proposes eight promising future research directions many of these directions now orient the field as a whole. Douglas 2010 focuses largely on ecological and functional aspects of symbiotic mutualisms, although evolutionary topics are also addressed, and much of the discussion is relevant to nonsymbiotic mutualisms as well. The coverage in this article is expanded upon and updated in Douglas 2015, a chapter in an edited book (Bronstein 2015a) that provides extensive coverage of the ecology and evolution of mutualism.
Boucher, Douglas H., ed. 1985. The biology of mutualism: Ecology and evolution. New York: Oxford Univ. Press.
An important and still-relevant edited volume covering a wide range of conceptually oriented ecological topics. Contributions are both theoretical and empirical and both basic and applied most are ecologically oriented.
Boucher, Douglas H., Sam James, and Kathleen H. Keeler. 1982. The ecology of mutualism. Annual Review of Ecology and Systematics 13:315–347.
A wide-ranging review of mutualism ecology, succinctly covering many of the same topics treated in more depth in Boucher 1985. Available online for purchase or by subscription.
Bronstein, Judith L. 1994. Our current understanding of mutualism. Quarterly Review of Biology 69.1: 31–51.
An analysis of the status of mutualism knowledge as of 1994. The article also lays out promising future research directions, most of which have now become the leading topics of inquiry. Available online for purchase or by subscription.
Bronstein, Judith L., ed. 2015a. karşılıklılık. New York: Oxford Univ. Press.
A conceptually oriented volume that provides comprehensive coverage of major themes in the study of mutualism today. Each chapter include boxed vignettes that go into greater depth on specific case studies associated with the chapter theme, and specify open questions in need of further study.
Douglas, Angela E. 2010. The symbiotic habit. Princeton, NJ: Princeton Univ. Press.
A full treatment of mutualistic symbiosis, with a strong focus on structure and function. Nonsymbiotic mutualisms are also addressed to some extent.
Douglas, Angela E. 2015. The special case of symbioses: Mutualisms with persistent contact. İçinde karşılıklılık. Edited by Judith L. Bronstein, 20–34. New York: Oxford Univ. Press.
A concise treatment of symbiosis and the unique questions it poses about mutualism as a whole.
Users without a subscription are not able to see the full content on this page. Please subscribe or login.