Trendy globální biodiverzity

Současný pocit ohrožení biologické rozmanitosti vede k zájmu o její změny v geologické minulosti – když pro nic jiného, tak proto, abychom věděli, do jaké míry mají dnešní globální změny historické paralely. Klasický pohled na kolísání biologické rozmanitosti představuje takzvaná Sepkoskiho křivka, založená na databázi fosilních mořských bezobratlých. Zkompiloval ji Jack Sepkoski na začátku osmdesátých let minulého století (obrázek 1). Později byla různě zpřesňována, ale její celkový tvar byl považován za celkem jednoznačný, takže se obkresluje z učebnice do učebnice. ¹⁾ Na začátku, během kambria a ordoviku, vidíme nárůst diverzity (měřené počtem rodů), následovaný víceméně ustáleným stavem charakteristickým pro celé prvohory, přerušeným tu a tam nějakým vymíráním, po kterém se však biodiverzita zas rychle šplhá na původní hodnotu. Tento prvohorní poklid končí největším vymíráním na konci permu, kdy podle některých autorů nechybělo mnoho, a vyhynul veškerý život na Zemi. Od té doby globální biologická rozmanitost exponenciálně roste, nepočítáme-li zase dočasné propady způsobené globálními vymíráními, jako bylo to na konci druhohor, kdy vymřeli třeba dinosauři.

Potíž je v tom, že tato křivka vznikla interpolací vždy z nejstaršího a nejmladšího výskytu každého rodu. Jinými slovy diverzita v každém časovém okamžiku byla počítána jako počet rodů, které se objevily dříve a jejichž poslední nález pochází z pozdější doby, než je daný časový okamžik. Je přitom zřejmé, že spousta rodů mohla ve skutečnosti existovat mnohem déle, než odpovídá době mezi těmito krajními nálezy. Ještě horší je, že recentní rody (tj. zvířata, která dnes kolem nás lezou nebo plavou) byly pochopitelně považovány za existující od doby jejich prvního výskytu ve fosilním záznamu dodnes. Vzhledem k tomu, že o žijících organizmech máme nesrovnatelně lepší informace než o těch fosilních, uměle roste změřená diverzita, čím více se blížíme k současnosti – a tedy čím je pravděpodobnější, že se daný rod dožil i dneška. Představme si třeba recentní rod, který jsme náhodou našli v jednom exempláři také v miocénu, před deseti miliony let. Pak tento rod bude přispívat jen k diverzitě celého úseku od minus deset milionů po současnost, ačkoli je klidně možné, že ve skutečnosti žil na Zemi už před sto miliony let – a to se nedá na základě jednoho nálezu nijak vyloučit. Tento efekt se nazývá tah přítomnosti (Pull of the Recent) a je důvodná obava, že pozorovaný exponenciální nárůst počtu rodů od druhohor byl způsoben jen jím.

Jak se ale podobným artefaktům vyhnout? Alternativou by bylo nepočítat diverzitu z intra polovaných rozsahů výskytů jednotlivých rodů ve fosilním záznamu, ale přímo z počtu nalezených fosilií v každém časovém úseku. To je samozřejmě také velmi problematické, poněvadž v každém období se zachovává jiné množství vhodných hornin, ale lze to řešit třeba statistickou standardizací na konstantní velikost vzorku (přesně řečeno na konstantní počet vzorků obsahujících fosilie). ²⁾ To přesně udělal John Alroy s kolegy, ³⁾ když předtím sestavili novou a mnohem detailnější a přesnější databázi všech fosilních nálezů (paleodb.org). Výsledná křivka vypadá na první pohled naprosto jinak než „kanonická“ Sepkoskiho křivka (obrázek 2). Prvohorní stabilita zmizela, exponenciální nárůst na konci druhohor a v třetihorách také, dokonce není detekovatelná ani většina hromadných vymírání.

Při detailnějším pohledu si nicméně můžeme všimnout některých společných rysů obou křivek. Předně je to nárůst na začátku prvohor – ten ale není moc překvapivý, jestliže si uvědomíme, že před kambriem fosilní záznam prakticky chybí, takže diverzita se nejprve musela nějak „udělat“. Potom je to ono strašlivé vymírání na konci permu, a dále nárůst (nikoli ovšem exponenciální) během druhohor. Podle nové křivky se ovšem ve třetihorách s diverzitou mořských bezobratlých už prakticky nic nedělo, zatímco naopak předtím v prvohorách to bylo poměrně dramatické – v devonu pokles a na začátku permu zase prudký nárůst. Skutečnost, že mnohá hromadná vymírání (včetně onoho známého na konci křídy) se na nové křivce neprojevují, je dobře vysvětlitelná tím, že po každém z nich následovala prudká evoluční radiace, takže nakonec v daném úseku žilo stejně rodů jako v předchozím, akorát holt úplně jiných.

Plyne z toho několik poučení. Zaprvé je zřejmé, že fosilní záznam je extrémně zlomkovitý, takže veškerá jeho interpretace musí být založena na strašně opatrné statistické manipulaci s daty – jinak budeme vyprávět příběhy chyb našich měření místo příběhu historie Země. Zadruhé z nové křivky plyne, že není žádný zásadní rozdíl mezi „stabilními“ prvohorami a „rostoucí“ diverzitou pozdějších údobí – prostě vždycky byly nějaké vzmachy a nějaké propady. Zatřetí vše nasvědčuje tomu, že globální diverzita je přes tyto změny překvapivě stabilní. Svědčí o tom jednak okamžité (v geologickém časovém měřítku) nahrazení rozmanitosti po většině velkých vymírání, jednak fakt, že standardizovaný počet rodů kolísá jen v rozsahu mezi asi 300 a 600 (a od konce druhohor skoro vůbec), což je vlastně strašně málo, uvědomíme-li si, že diverzita má potenciál růst skutečně exponenciálně (každý taxon se může v principu za jednotku času zdvojit). Mechanismus udržování globální diverzity není přesně znám, ale předpokládá se, že souvisí s víceméně konstantním přísunem energie na povrch Země. Právě tomuto sebeudržovacímu mechanismu bychom se měli snažit porozumět, chceme-li poodhalit, co nás čeká v souvislosti s globálními změnami.