Động lực cảnh quan quyết định mức độ đa dạng sinh học trên Trái đất

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature tiết lộ, sự chuyển động của sông ngòi, núi non, đại dương và dưỡng chất trầm tích theo niên đại địa chất là yếu tố cốt lõi thúc đẩy sự đa dạng sinh học trên Trái đất .

Hình vẽ phía trên cho thấy dòng trầm tích được tái tạo tới các đại dương và mức độ đa dạng của động vật biển. Hình vẽ phía dưới cho thấy lớp phủ trầm tích ở các khu vực lục địa và mức độ đa dạng thực vật trên đất liền. Ảnh: TS Tristan Salles/Đại học Sydney

Nghiên cứu cũng cho thấy đa dạng sinh học tiến triển với tốc độ tương tự như tốc độ kiến ​​tạo mảng – quá trình địa chất diễn ra từ từ, hình thành nên hình dạng của các lục địa, núi và đại dương.

“Tốc độ này không thể theo kịp tốc độ tuyệt chủng của sinh vật do hoạt động sống của con người gây ra”, tác giả chính, TS. Tristan Salles thuộc Trường Khoa học Địa chất (Đại học Sydney), cho biết.

Nghiên cứu nhìn lại hơn 500 triệu năm lịch sử của Trái đất cho đến thời kỳ ngay sau sự bùng nổ đa dạng sinh học trong kỷ Cambri, thời kỳ hình thành nên các loài quan trọng của sự sống hiện tại.

“Bề mặt Trái đất tựa như lớp da sống của hành tinh. Theo niên đại địa chất , bề mặt này phát triển cùng với việc các dòng sông chia cắt cảnh quan thành nhiều môi trường sống đa dạng”, TS Salles mô tả.

“Tuy nhiên, những con sông này không chỉ tạo nên những hẻm núi kỳ vĩ và thung lũng mà còn đóng vai trò là hệ tuần hoàn của Trái đất, là đường dẫn chính để vận chuyển chất dinh dưỡng và trầm tích từ thượng nguồn (núi) đến hạ nguồn (đại dương).

Mô hình của nhóm nghiên cứu kết nối các hệ thống vật lý, hóa học và sinh học trong hơn nửa tỷ năm thành các phân đoạn 5 triệu năm ở độ phân giải 5 km. Dự án này sẽ cung cấp những kiến thức mới về yếu tố chính hình thành và thúc đẩy sự đa dạng loài.

Phát hiện vào năm 1994 về loài thông Wollemi cổ đại ở một thung lũng hẻo lánh trên dãy núi Blue Mountains, phía Tây Sydney, đã hé mở cho chúng ta cái nhìn tổng thể về vai trò của thời gian, địa chất, thủy văn, khí hậu và di truyền đối với mức độ đa dạng sinh học và sự tồn tại của các loài.

“Gần 200 năm đã trôi qua, chúng ta đã hiểu hơn về sự đa dạng của sinh vật trong 540 triệu năm qua”, nghiên cứu sinh Beatriz Hadler Boggiani (Đại học Sydney) nhận định. 

Để hiểu rõ hơn nữa về tiến trình đa dạng sinh học, các nhà khoa học tại ĐH Sydney đã phối hợp với các nhà nghiên cứu ở tổ chức nghiên cứu Pháp CNRS, Đại học Grenoble Alpes, cùng đề xuất một lý thuyết thống nhất kết nối sự tiến hóa của sự sống ở các vùng biển và trên cạn với trầm tích được điều chỉnh bởi cảnh quan trong quá khứ.

Thay vì xem xét độc lập từng yếu tố môi trường, nhóm nghiên cứu đã phát triển một mô hình kết hợp chúng và mô phỏng hiệu ứng tổng hợp của các yếu tố này ở độ phân giải cao.

Nhóm nghiên cứu mô phỏng chi tiết đã được hiệu chỉnh bằng thông tin hiện đại về độ cao cảnh quan, tốc độ xói mòn, dòng chảy sông ngòi và sự vận chuyển trầm tích địa chất (được gọi là dòng trầm tích).

“Tóm lại, chúng tôi đã tái tạo địa hình Trái đất trong Liên đại Hiển sinh (Phanerozoic), bắt đầu từ 540 triệu năm trước, và xem xét mối tương quan giữa mạng lưới sông ngòi đang phát triển, sự vận chuyển trầm tích và sự phân bố đã biết của các họ thực vật và sinh vật biển,” Nghiên cứu sinh Manon Lorcery (Đại học Grenoble) cho biết.

Khi so sánh dòng trầm tích dự đoán vào đại dương với mức độ đa dạng sinh học biển, phân tích cho thấy một mối tương quan chặt chẽ và tích cực.

Trên đất liền, các tác giả đã thiết kế một mô hình tích hợp lớp phủ trầm tích và sự biến đổi cảnh quan để mô tả khả năng cảnh quan có thể tác động đến mức độ đa dạng sinh học. Ở đây, một lần nữa, họ lại tìm thấy mối tương quan đáng chú ý giữa cảnh quan và sự đa dạng hóa thực vật trong 450 triệu năm qua.

“Sự sống của động vật chỉ tồn tại trên Trái đất trong thời kỳ thứ cấp, khi trầm tích đất được các dòng sông lắng đọng và thay thế cho những tảng đá của thời kỳ nguyên thủy”, TS. Salles kết luận.□

Anh Lưu lược dịch

https://phys.org/news/2023-11-landscape-dynamics-evolution-biodiversity-earth.html

Tác giả