新的统一理论展示了过去的景观是如何推动地球丰富多样的生命进化的

降法讲顾

过去5 . 4亿年流向海洋的沉积物和海洋动物种类的多样性。皮尔逊系数0.88表明这两个变量之间有很强的正相关性。信用:自然

（）据《对话》（特里斯坦·萨勒斯等人）：地球表面是我们星球的活皮肤——它连接着物理、化学和生物系统。

随着地质时间的推移，这个表面不断演化。河流将景观分割成环境多样的栖息地。这些河流也将沉积物从山区转移到大陆平原，最终进入海洋。

景观影响了地球上生命轨迹的观点由来已久，可以追溯到19世纪早期德国学者亚历山大·冯·洪堡的科学叙述。尽管从那以后我们了解了更多，生物多样性进化的许多方面仍然是个谜。例如，人们仍然不清楚为什么海洋生物的爆炸和大陆上植物的发展之间有一亿年的差距。

在今天发表在《自然》杂志上的研究中，我们提出了一种新的理论，将过去5.4亿年的生物多样性进化与过去景观控制的沉积物“脉冲”联系起来。

10年的计算时间

我们的模拟基于今年早些时候发表的一篇科学论文中发布的开源代码。

为了在我们的计算机模型中推动景观在空间和时间上的演变，我们对过去的气候和构造进行了一系列重建。

然后，我们将全球模拟的结果与过去5.4亿年间海洋和大陆生物多样性的重建进行了比较。

为了进行计算机模拟，我们利用了运行在数百个处理器上的澳大利亚国家计算基础设施。在我们的研究中提出的组合模拟相当于十年的计算时间。

海洋生物和河流沉积物密切相关

在我们的模型中，我们发现河流带入海洋的沉积物越多，海洋生物就越多样化(正相关)。你可以在下面的图表中看到这条红线。

随着大陆气候的变化，河流不仅将沉积物带入海洋，还带来了大量的营养物质。这些营养物质，如碳、氮和磷，是生物循环中必不可少的，这些生物循环通过所有生物移动重要元素。

这就是为什么我们认为河流向海洋输送或多或少的营养物质——在数百万年的地质时间尺度上——与海洋生物的多样性有关。

或许更令人惊讶的是，我们发现海洋中的物种大灭绝事件发生在沉积流显著减少后不久。这表明营养物质的缺乏或不足会破坏生物多样性的稳定，使其容易受到灾难性事件的影响(如小行星撞击或火山爆发)。

景观也推动了植物的多样性

在大陆上，我们设计了一个变量，将沉积物覆盖和地形崎岖度结合起来，以描述大陆容纳不同物种的能力。

在这里，我们还发现在过去的4亿年里，我们的变量和植物多样化之间有着惊人的相关性(见下文)。这突出了景观的变化对陆地上物种的多样化也有很大的影响。

我们假设，随着地球表面逐渐被更厚的土壤覆盖，河流沉积的养分更加丰富，植物可以发展并多样化，具有更复杂的根系。

随着植物在陆地上缓慢扩张，地球最终拥有了各种各样的环境和栖息地，为植物进化提供了有利条件，例如大约1亿年前开花植物的出现。

一个有生命的星球

总的来说，我们的发现表明我们星球上的生物多样性受到景观动态的强烈影响。在任何给定的时刻，地球的地貌决定了大陆和海洋能够支持的不同物种的最大数量。

这表明决定生物多样性长期进化的不仅仅是地质构造或气候，还有它们之间的相互作用。它们通过沉积物流动和对整个地貌的改变来做到这一点。

我们的发现还表明，生物多样性总是以板块构造的速度进化。这一速度比目前人类活动导致的物种灭绝速度要慢得多。