Informatie

Waarom neemt het aandeel roofdieren toe bij massale uitstervingsgebeurtenissen?

Waarom neemt het aandeel roofdieren toe bij massale uitstervingsgebeurtenissen?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Waarom neemt predatie toe bij massale uitsterving? Het wordt veroorzaakt door extreme selectieve druk op hulpbronnenconcurrentie die bepaalde soorten dwingt zich aan te passen aan roofzuchtige niches?


De gegevens die worden gebruikt in de grafiek die u hebt gepost, lijken van Bambach te zijn. 2002. Ondersteuning van roofdieren: veranderingen in het wereldwijde ecosysteem afgeleid van veranderingen in roofdierdiversiteit (in Kowalewski & Kelley. The Fossil Record of Predation) - zie fig. 19b - en, zo ja, gaat het specifiek om mariene roofdieren.

Ik heb geen tijd om dat artikel van dichtbij te bekijken (het is vrij lang), en paleo-ecologie is niet mijn vakgebied, maar een paar relevante secties zijn:

De diversiteit van roofdieren en het aandeel van de totale faunale diversiteit bestaande uit roofdieren zijn echter beide in de loop van de tijd toegenomen, wat impliceert dat ecosystemen hun vermogen hebben vergroot om ofwel meer roofdieren of meer specialisatie onder roofdieren te ondersteunen. Ook de omzet in diversiteitsdominantie onder roofdiergroepen, met meer energetische roofdiertaxa die een fauna van minder energetische groepen vervangen of toevoegen, impliceert dat de beschikbare energie in mariene voedselwebben is toegenomen.

en

Als de efficiëntie van energieoverdracht tussen niveaus in de voedselpiramide vrijwel constant is gebleven (en er is geen bewijs dat dit niet het geval is), dan is een redelijke hypothese voor de toegenomen proportionele diversiteit van roofdieren dat ofwel de biomassa van prooidieren is toegenomen of de populaties van prooitaxa zijn stabieler geworden (of beide), waardoor een grotere specialisatie door roofdieren op betrouwbaardere voedselvoorraden mogelijk is geworden. Roofdieren zouden dus hun proportionele aandeel in de totale diversiteit kunnen vergroten door zich te specialiseren op minder prooitaxa.

Dus volgens de auteur lijken energetische eigenschappen, energiestroom en specialisatie van roofdieren waarschijnlijke redenen voor de verandering. Het artikel bespreekt echter ook factoren zoals de snelheid van fossilisatie en ook het feit dat roofdieren over het algemeen zeldzamer zijn dan prooien, betekent dat er waarschijnlijk meer stochastiek is in het fossiel voorkomen, wat de geschatte omloopsnelheid zou kunnen beïnvloeden en misschien ook de verhouding tussen roofdier en prooi. Je zult de hele krant moeten bekijken voor een vollediger beeld, en misschien kan iemand met meer kennis later invullen. Ik denk ook dat je naar stralingspatronen in bepaalde taxa moet kijken om deze stapsgewijze veranderingen volledig te begrijpen, en ook om oxygenetion-gebeurtenissen als mogelijke onderliggende redenen te beschouwen, maar dit zijn slechts mijn speculaties.

De hierboven gegeven redenen weerspiegelen ook in zekere zin de "biotisch" verklaring voor de breedte-diversiteitsgradiënt (zie bijv. Gaston, 2000 en Mittelbach et al, 2007), waar hoge niveaus van primaire productie meer gespecialiseerde roofdieren/parasieten in complexere voedselwebben kunnen ondersteunen, wat vervolgens leidt tot een grotere soortendiversiteit. ook interessante verbindingen zijn met hedendaagse patronen en processen van biodiversiteit. Ik heb echter geen compilatie gezien van %roofdieren over verschillende biomen of breedtegraden die overeenkomen met de grafiek in de vraag. Ook de "biotisch" verklaring voor de breedtegraad diversiteitsgradiënt is bekritiseerd en is niet zonder problemen (zie artikelen hierboven voor meer).


Zesde massale uitstervingsgebeurtenis op aarde aan de gang, waarschuwen wetenschappers

Een "biologische vernietiging" van dieren in het wild in de afgelopen decennia betekent dat een zesde massale uitsterving in de geschiedenis van de aarde aan de gang is en ernstiger is dan eerder werd gevreesd, aldus onderzoek.

Wetenschappers analyseerden zowel veelvoorkomende als zeldzame soorten en ontdekten dat miljarden regionale of lokale populaties verloren zijn gegaan. Ze geven de menselijke overbevolking en overconsumptie de schuld van de crisis en waarschuwen dat deze het voortbestaan ​​van de menselijke beschaving bedreigt, met slechts een korte tijdspanne om in te grijpen.

De studie, gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences, schuwt de normaal nuchtere toon van wetenschappelijke artikelen en noemt het massale verlies van dieren in het wild een "biologische vernietiging" die een "angstaanjagende aanval op de fundamenten van de menselijke beschaving vertegenwoordigt". ”.

Prof Gerardo Ceballos, aan de Universidad Nacional Autónoma de México, die het werk leidde, zei: "De situatie is zo slecht geworden dat het niet ethisch zou zijn om geen sterke taal te gebruiken."

Eerdere studies hebben aangetoond dat soorten in een aanzienlijk sneller tempo uitsterven dan in miljoenen jaren daarvoor, maar toch blijft uitsterven relatief zeldzaam, wat de indruk wekt van een geleidelijk verlies van biodiversiteit. Het nieuwe werk neemt in plaats daarvan een bredere kijk en beoordeelt veel voorkomende soorten die over de hele wereld populaties verliezen naarmate hun verspreidingsgebied kleiner wordt, maar elders aanwezig blijven.

De wetenschappers ontdekten dat een derde van de duizenden soorten die populaties verliezen, momenteel niet als bedreigd worden beschouwd en dat tot 50% van alle individuele dieren de afgelopen decennia verloren zijn gegaan. Van landzoogdieren zijn gedetailleerde gegevens beschikbaar, en bijna de helft daarvan heeft in de afgelopen eeuw 80% van hun verspreidingsgebied verloren. De wetenschappers ontdekten dat miljarden populaties zoogdieren, vogels, reptielen en amfibieën over de hele planeet verloren zijn gegaan, waardoor ze zeggen dat een zesde massale uitsterving al verder is gevorderd dan werd gedacht.

De wetenschappers concluderen: “De resulterende biologische vernietiging zal uiteraard ernstige ecologische, economische en sociale gevolgen hebben. De mensheid zal uiteindelijk een zeer hoge prijs betalen voor de decimering van de enige verzameling leven die we kennen in het universum.”

Ze zeggen dat, hoewel actie om de achteruitgang een halt toe te roepen mogelijk blijft, de vooruitzichten er niet goed uitzien: “Alle tekenen wijzen op een steeds krachtiger aanval op de biodiversiteit in de komende twee decennia, waardoor een somber beeld wordt geschetst van de toekomst van het leven, inclusief het menselijk leven. ”

Het wild sterft uit door vernietiging van leefgebieden, overbejaging, giftige vervuiling, invasie door uitheemse soorten en klimaatverandering. Maar de uiteindelijke oorzaak van al deze factoren is "menselijke overbevolking en aanhoudende bevolkingsgroei, en overconsumptie, vooral door de rijken", zeggen de wetenschappers, waaronder Prof Paul Ehrlich van de Stanford University in de VS, wiens boek uit 1968 The Population Bomb is een baanbrekend, zij het controversieel, werk.

"De serieuze waarschuwing in onze krant moet in acht worden genomen, omdat de beschaving volledig afhankelijk is van de planten, dieren en micro-organismen van de aarde die haar voorzien van essentiële ecosysteemdiensten, variërend van bestuiving en bescherming van gewassen tot het leveren van voedsel uit de zee en het handhaven van een leefbaar klimaat, ' vertelde Ehrlich aan de Guardian. Andere ecosysteemdiensten zijn schone lucht en water.

"De tijd om te handelen is erg kort", zei hij. “Het zal helaas lang duren voordat de bevolkingskrimp op humane wijze begint, wil de beschaving lang overleven, maar in de tussentijd zou er veel kunnen worden gedaan op het gebied van consumptie en met ‘pleisters’ – natuurreservaten, wetten ter bescherming van diversiteit – in de tussentijd .” Ceballos zei dat er een internationale instelling nodig was om de wereldwijde natuurbescherming te financieren.

Het onderzoek analyseerde gegevens over 27.500 soorten gewervelde landdieren van de IUCN en ontdekte dat het bereik van een derde in de afgelopen decennia is gekrompen. Veel van deze soorten zijn veelvoorkomende soorten en Ceballos gaf een voorbeeld van dichtbij huis: "Vroeger hadden we elk jaar zwaluwen die in mijn huis in de buurt van Mexico-stad nestelden - maar de laatste 10 jaar zijn er geen."

De onderzoekers wijzen ook op het "emblematische" geval van de leeuw: "De leeuw was historisch verspreid over het grootste deel van Afrika, Zuid-Europa en het Midden-Oosten, helemaal tot aan het noordwesten van India. [Nu] is de overgrote meerderheid van de leeuwenpopulaties verdwenen.”

Prof Stuart Pimm, aan de Duke University in de VS en niet betrokken bij het nieuwe werk, zei dat de algemene conclusie juist is, maar hij is het er niet mee eens dat er al een zesde massa-uitsterving aan de gang is: "Het is iets dat nog niet is gebeurd - we staan ​​op het randje.”

Pimm zei ook dat er belangrijke kanttekeningen zijn die voortvloeien uit de brede benadering die wordt gebruikt. "Moeten we ons zorgen maken over het verlies van soorten in grote gebieden - absoluut - maar dit is een vrij grove manier om dat aan te tonen," zei hij. “Er zijn delen van de wereld waar enorme verliezen worden geleden, maar er zijn ook delen van de wereld waar opmerkelijke vooruitgang wordt geboekt. Het is behoorlijk hard voor landen als Zuid-Afrika, dat goed werk levert in het beschermen van leeuwen.”

Robin Freeman, verbonden aan de Zoological Society of London, VK, zei: "Hoewel het interessant is om naar de dingen op totaal te kijken, zitten de echte interessante details in de details. Wat zijn de drijfveren die de dalingen in bepaalde gebieden veroorzaken?”


  • Hedendaagse soorten ontwikkelden zich uit eerdere, duidelijk verschillende soorten.
    • De evolutietheorie verklaart dat 2 soorten kunnen afstammen van een gemeenschappelijke voorouder.

    Biologische evolutie is niet alleen een kwestie van verandering in de tijd. Veel dingen veranderen in de loop van de tijd: bomen verliezen hun bladeren, bergketens stijgen en eroderen, maar het zijn geen voorbeelden van biologische evolutie omdat ze niet gepaard gaan met afstamming door genetische overerving.

    Het centrale idee van biologische evolutie is dat al het leven op aarde een gemeenschappelijke voorouder, net zoals jij en je neven en nichten een gemeenschappelijke grootmoeder delen.

    Door het proces van afstamming met modificatie, gaf de gemeenschappelijke voorouder van het leven op aarde aanleiding tot de fantastische diversiteit die we vandaag in het fossielenarchief en om ons heen gedocumenteerd zien. Evolutie betekent dat we allemaal verre neven zijn: mensen en eiken, kolibries en walvissen.


    Mensen luiden de zesde massale uitsterving van het leven op aarde in, waarschuwen wetenschappers

    'Uitstervingspercentages voor vogels, zoogdieren en amfibieën zijn vergelijkbaar met de vijf wereldwijde massa-extincties van de afgelopen 500 miljoen jaar die waarschijnlijk het gevolg waren van meteorietinslagen, enorm vulkanisme en andere catastrofale krachten'

    Artikel met bladwijzer

    Vind uw bladwijzers in uw Independent Premium-sectie, onder mijn profiel

    Mensen zorgen voor de zesde massale uitsterving van het leven op aarde, volgens wetenschappers die schrijven in een speciale editie van het toonaangevende tijdschrift Natuur.

    Zoogdieren, vogels en amfibieën sterven momenteel uit met een snelheid die vergelijkbaar is met de vorige vijf massale uitstervingen toen "catastrofale krachten" - zoals enorme meteorietinslagen en supervulkaan-explosies - enorme delen van het leven wegvaagden, inclusief de dinosaurussen.

    De groeiende menselijke bevolking – die in de afgelopen 50 jaar met 130 procent is toegenomen en tegen 2060 tot meer dan 10 miljard zal stijgen – en onze toenemende vraag naar hulpbronnen naarmate we rijker worden, verhoogt de druk op de natuurlijke wereld.

    Tienduizenden soorten - waaronder 25 procent van alle zoogdieren en 13 procent van de vogels - worden nu met uitsterven bedreigd als gevolg van overbejaging, stroperij, vervuiling, verlies van leefgebied, de komst van invasieve soorten en andere door mensen veroorzaakte problemen.

    Aanbevolen

    Maar de onderzoekers zeiden dat het niet "onvermijdelijk" was dat dit proces zou doorgaan. Er is nog tijd voor mensen om de situatie om te keren door habitats te beschermen, onze voeding te veranderen in minder landintensief voedsel en andere vormen van natuurbehoud te nemen.

    In een van een reeks papers in Natuur, schreef een team van internationale wetenschappers: “De steeds toenemende en ongekende omvang en impact van menselijke activiteiten op het land en in de oceanen in de afgelopen paar eeuwen heeft de wereldwijde biodiversiteit drastisch verminderd.

    "Er is overweldigend bewijs dat habitatverlies en -fragmentatie, overexploitatie van biologische hulpbronnen, vervuiling, invasies van soorten en klimaatverandering de snelheid van het uitsterven van soorten wereldwijd hebben doen toenemen tot niveaus die veel hoger zijn dan die waargenomen in het fossielenbestand."

    En we zijn niet immuun voor dergelijke problemen.

    Dit verlies aan biodiversiteit zou "de voordelen die mensen uit de natuur halen aanzienlijk kunnen verminderen", waarschuwden ze.

    Aanbevolen

    Om dergelijke "ecosysteemdiensten" te behouden, moet beleid worden ontworpen om "de waardevolle en vaak onvervangbare voordelen van biodiversiteit voor toekomstige generaties veilig te stellen, zelfs onder omstandigheden van snelle wereldwijde verandering", voegde de krant eraan toe.

    Een ander artikel schetste een somber beeld van de lange geschiedenis van de mens bij het uitroeien van andere dieren.

    "Door de mens beïnvloede uitsterving begon toen moderne mensen Afrika verlieten", zei het.

    “Opeenvolgende uitstervingsgolven in Australië (50.000 jaar geleden), Noord-Amerika en Zuid-Amerika (10.000-11.000 jaar geleden) en Europa (3.000-12.000 jaar geleden) werden grotendeels aangedreven door een combinatie van jacht door mensen en natuurlijke klimaatverandering.

    "Tegen 3.000 jaar geleden had de aarde de helft van alle megafauna-soorten van zoogdieren op het land (met een massa van meer dan 44 kg) en 15 procent van alle vogelsoorten verloren."

    De onderzoekers zeiden dat sinds 1500 na Christus de menselijke vernietiging van dieren in het wild was "versneld".


    Toegangsopties

    Krijg volledige toegang tot tijdschriften voor 1 jaar

    Alle prijzen zijn NET prijzen.
    De btw wordt later bij het afrekenen toegevoegd.
    De belastingberekening wordt definitief tijdens het afrekenen.

    Krijg beperkte of volledige toegang tot artikelen op ReadCube.

    Alle prijzen zijn NET prijzen.


    Waarom neemt het aandeel roofdieren toe bij massale uitstervingsgebeurtenissen? - Biologie

    Wat komt er na massa-extincties?
    september 2012


    Martha, de laatst bekende passagiersduif, stierf in 1914 in de dierentuin van Cincinnati.

    Waar is de evolutie?
    Massa-extincties, zoals degene die de niet-vogeldinosaurussen heeft gedood, laten een groot aantal lege nissen achter - onbezet ecologisch onroerend goed. Soorten met een "goed genoeg" reeks eigenschappen kunnen profiteren van deze bronnen, dus het uitsterven van een soort van bladafval-bewonende aaseter zou bijvoorbeeld een andere soort in staat kunnen stellen te profiteren van lucratieve opruimmogelijkheden in blad -afval. In de loop van vele generaties zal natuurlijke selectie op deze soorten inwerken, waardoor ze beter kunnen profiteren van de beschikbare hulpbronnen. Terwijl geslachten verschillende niches binnendringen en van elkaar worden geïsoleerd, splitsen ze zich en regenereren ze een deel van de diversiteit die werd weggevaagd door de massale uitsterving. Het resultaat van al deze processen is dat massale uitstervingen vaak worden gevolgd door perioden van snelle diversificatie en adaptieve straling. Het bekendste voorbeeld hiervan vond natuurlijk 65 miljoen jaar geleden plaats toen zoogdieren begonnen te diversifiëren in de niches die vroeger door dinosauriërs werden bewoond.

    In werk dat deze zomer werd gepubliceerd, onderzochten Andrew Krug en David Jablonski van de Universiteit van Chicago deze periodes na massa-uitsterving nauwkeuriger. Omdat ze patronen van diversificatie wilden reconstrueren die vele miljoenen jaren geleden plaatsvonden, concentreerden de wetenschappers zich op mariene tweekleppigen (kokkels en hun verwanten). Hoewel tweekleppigen misschien niet zo charismatisch lijken als zoogdieren en dinosaurussen, hebben tweekleppigen een dicht fossielenbestand en zijn ze niet onderhevig aan veel van de vooroordelen die grotere terrestrische organismen plagen, die niet zo consistent verstarren, of op zoveel plaatsen en habitats, zo hard -gepelde oceaanbewoners.

    In plaats van te beginnen met een massale uitsterving en te proberen te achterhalen wat er daarna gebeurde, keerden de onderzoekers de tijdschaal van hun analyse om. Ze concentreerden zich op groepen organismen die op een bepaald punt in de geschiedenis van de aarde leefden en volgden ze terug in de tijd om te bepalen wanneer ze zijn ontstaan. Om te begrijpen hoe dit werkt, bekijkt u de grafiek hier, die begint met de mensen die in 2012 in een hypothetische stad wonen en hen terug in de tijd volgt. In 2000 leefde 99% van die mensen — dat wil zeggen, slechts één procent van de oorspronkelijke groep mensen is geboren tussen 2000 en 2012. Zo gaat het zo tot rond 1964 — het einde van de naoorlogse Tweede Wereldoorlog baby boom. Tussen 1947 en 1964 — tijdens de babyboom — werd een groot percentage van de oorspronkelijke groep mensen geboren. De babyboom verschijnt in de grafiek als een lijn met een steile helling. We blijven mensen volgen terug in de tijd naar hun geboorte tot we 1900 bereiken, het geboortejaar van de oudste persoon in onze oorspronkelijke groep mensen en het punt waarop 0% van onze oorspronkelijke cohort van mensen bestond. Uit dit voorbeeld blijkt duidelijk dat veranderingen in het geboortecijfer kunnen worden gezien als veranderingen in de helling van de lijn die geboorten in de loop van de tijd volgt. Een steile helling (zoals gezien tijdens de babyboom of in het begin van de 20e eeuw) duidt op een hoog geboortecijfer, en een geleidelijke helling (zoals gezien tijdens het laatste deel van de 20e eeuw) duidt op een relatief laag geboortecijfer.

    Krug (die nu lesgeeft aan de K-12 Flint Hill School in Virginia) en Jablonski gebruikten dezelfde benadering met hun fossiele tweekleppigen. Ze concentreerden zich op alle tweekleppige geslachten die leefden op een bepaald punt in de geschiedenis van de aarde (bijvoorbeeld aan het begin van het Pleistoceen) en volgden ze terug in de tijd om te bepalen wanneer elk van hen is ontstaan. Om een ​​idee te krijgen van brede patronen in het ontstaanspercentage, herhaalden ze dit proces voor levende geslachten op veel verschillende tijdstippen. Hier kunt u hun resultaten zien. Elke lijn vertegenwoordigt een cohort tweekleppigen die op een ander punt in de geschiedenis van de aarde leven. Elk cohort wordt gedurende miljoenen jaren terug in de tijd gevolgd om bij te houden wanneer leden van het cohort zijn ontstaan.

    Zoals je zou verwachten, volgt een korte uitbarsting van ontstaansgebeurtenissen na elke massale uitsterving, die in de grafiek wordt weergegeven als een scherpe beweging naar boven (de groene delen van de grafiek). Dit komt overeen met het idee dat overlevende taxa snel diversifiëren in niches die na een massale uitsterving leeg zijn gelaten. Zodra de uitbarsting van ontstaan ​​voorbij is, keren de diversificatiepercentages terug naar een lager niveau tot de volgende periode na de massa-extinctie. De wetenschappers merkten echter ook iets verrassends op in de grafieken. Elke periode tussen massa-extincties werd gekenmerkt door een relatief constante, maar verschillend, diversificatiepercentage. Vergelijk de geïdealiseerde grafieken hieronder met de feitelijke gegevens hierboven om dit patroon te zien. Na enig herstel van massale uitsterving (bijvoorbeeld na het herstel van het eind-Trias uitsterven), is de mate van diversificatie relatief traag, wat wordt weerspiegeld in een geleidelijk aflopende lijn. Na andere massale uitstervingen (bijv. de massa-extinctie van het Eind-Perm), is de standaardsnelheid van diversificatie veel sneller en worden nieuwe soorten in een snel tempo voortgebracht, wat wordt weerspiegeld in een steile helling, zelfs na de eerste herstelperiode.

    Waarom zouden we dit onverwachte resultaat waarnemen? Krug en Jablonski vermoeden dat het te maken heeft met welke taxa het meest succesvol zijn in de periode na de massale uitsterving. Als de taxa die het overnemen en niches vullen in de wereld na het uitsterven (bijv. de zoogdieren na de massa-extinctie van het eind-Krijt) toevallig taxa zijn die gemakkelijk speciëren, dan zullen de algemene diversificatiepercentages hoog zijn totdat de volgende massale uitsterving de boel opschudt . Aan de andere kant, als de taxa die het na het uitsterven overnemen langzame speciatoren zijn, dan zullen de algemene diversificatiepercentages laag zijn. Dit betekent dat massale uitstervingen veel belangrijker zijn in het vormgeven van de diversiteit van het leven op aarde dan ooit tevoren werd gedacht. Ze zorgen niet alleen voor grote verschuivingen in de samenstelling van onze biota (en bieden daarom evolutionaire underdogs een kans om te diversifiëren en aan de top te komen), maar ze resetten de snelheid waarmee nieuwe soorten ontstaan ​​gedurende tientallen miljoenen jaren daarna. Massale uitstervingen, zoals degene die we momenteel op het punt staan ​​​​te veroorzaken, zijn niet alleen significante, maar kortetermijndips in diversiteit. Het zijn grote omleidingen die de koers en het tempo van het leven op aarde voor altijd veranderen.

    • Krug, A.Z., en Jablonski, D. (2012). De oorsprongspercentages op lange termijn worden alleen gereset bij massale uitstervingen. Geologie. doi: 10.1130/G33091.1

    Evolution-bronnen begrijpen:

    Discussie- en uitbreidingsvragen

      Lees deze korte recensie over uitsterven en leg het verschil uit tussen uitsterven op de achtergrond en massale uitsterving.


    Wat veroorzaakte de grootste massa-extinctie op aarde?

    Wetenschappers hebben tot nu toe gedebatteerd waarom de oceanen van de aarde zo onherbergzaam voor leven waren dat zo'n 96 procent van de mariene soorten stierf aan het einde van de Perm-periode. Nieuw onderzoek toont aan dat de "Great Dying" werd veroorzaakt door het broeikaseffect waardoor oceaandieren niet konden ademen.

    De grootste uitsterving in de geschiedenis van de aarde markeerde het einde van de Perm-periode, zo'n 252 miljoen jaar geleden. Lang voor de dinosauriërs was onze planeet bevolkt met planten en dieren die grotendeels waren uitgeroeid na een reeks enorme vulkaanuitbarstingen in Siberië.

    Fossielen in oude rotsen op de zeebodem vertonen een bloeiend en divers marien ecosysteem, en vervolgens een strook lijken. Ongeveer 96 procent van de mariene soorten werd uitgeroeid tijdens de "Grote Sterven", gevolgd door miljoenen jaren waarin het leven zich opnieuw moest vermenigvuldigen en diversifiëren.

    Waar tot nu toe over is gedebatteerd, is precies wat de oceanen onherbergzaam maakte voor leven: de hoge zuurgraad van het water, metaal- en sulfidevergiftiging, een volledig gebrek aan zuurstof of gewoon hogere temperaturen.

    Nieuw onderzoek van de Universiteit van Washington en Stanford University combineert modellen van oceaanomstandigheden en diermetabolisme met gepubliceerde laboratoriumgegevens en paleoceanografische gegevens om aan te tonen dat het massale uitsterven van het Perm in de oceanen werd veroorzaakt door het broeikaseffect waardoor dieren niet meer konden ademen. Naarmate de temperatuur steeg en het metabolisme van zeedieren versnelde, konden de warmere wateren niet genoeg zuurstof vasthouden om te overleven. De studie is gepubliceerd in het 7 december nummer van: Wetenschap.

    "Dit is de eerste keer dat we een mechanistische voorspelling hebben gedaan over de oorzaak van het uitsterven dat direct kan worden getest met het fossielenbestand, waardoor we voorspellingen kunnen doen over de oorzaken van uitsterven in de toekomst", zei eerste auteur Justin Penn , een UW-promovendus in oceanografie.

    Groot interpunctieteken voor aanhalingstekens

    We hebben nog nooit zo'n inzicht kunnen krijgen in hoe en waarom verschillende stressoren verschillende delen van de mondiale oceaan beïnvloedden.

    Onderzoekers voerden een klimaatmodel uit met de configuratie van de aarde tijdens het Perm, toen de landmassa's werden gecombineerd in het supercontinent Pangea. Voordat voortdurende vulkaanuitbarstingen in Siberië een broeikasgasplaneet creëerden, hadden oceanen temperaturen en zuurstofniveaus die vergelijkbaar waren met die van vandaag. De onderzoekers verhoogden vervolgens de broeikasgassen in het model tot het niveau dat nodig is om de tropische oceaantemperaturen aan het oppervlak zo'n 10 graden Celsius (20 graden Fahrenheit) hoger te maken, passend bij de omstandigheden op dat moment.

    Het model reproduceert de resulterende dramatische veranderingen in de oceanen. Oceanen verloren ongeveer 80 procent van hun zuurstof. Ongeveer de helft van de zeebodem van de oceanen, meestal op diepere diepten, werd volledig zuurstofvrij.

    Om de effecten op mariene soorten te analyseren, hebben de onderzoekers rekening gehouden met de variërende zuurstof- en temperatuurgevoeligheden van 61 moderne mariene soorten - waaronder schaaldieren, vissen, schaaldieren, koralen en haaien - met behulp van gepubliceerde laboratoriummetingen. De tolerantie van moderne dieren voor hoge temperaturen en lage zuurstof zal naar verwachting vergelijkbaar zijn met Perm-dieren omdat ze onder vergelijkbare omgevingsomstandigheden waren geëvolueerd. De onderzoekers combineerden vervolgens de eigenschappen van de soort met de paleoklimaatsimulaties om de geografie van het uitsterven te voorspellen.

    "Heel weinig mariene organismen bleven in dezelfde habitats waarin ze leefden - het was ofwel vluchten of vergaan", zegt tweede auteur Curtis Deutsch, een universitair hoofddocent oceanografie aan de UW.

    Volgens co-auteur Jonathan Payne, een professor in geologische wetenschappen aan Stanford's School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth), "is de conventionele wijsheid in de paleontologische gemeenschap geweest dat het uitsterven van het Perm vooral ernstig was in tropische wateren. ” Toch laat het model zien dat de organismen die het meest gevoelig zijn voor zuurstof ver van de tropen het zwaarst werden getroffen. Veel soorten die in de tropen leefden stierven ook uit in het model, maar het voorspelt dat soorten op hoge breedtegraden, vooral die met een hoge zuurstofbehoefte, bijna volledig werden uitgeroeid.

    De studie bouwt voort op eerder werk onder leiding van Deutsch, waaruit blijkt dat naarmate de oceanen opwarmen, het metabolisme van zeedieren versnelt, wat betekent dat ze meer zuurstof nodig hebben, terwijl warmer water minder vasthoudt. Die eerdere studie laat zien hoe warmere oceanen dieren wegduwen uit de tropen.

    Om deze voorspelling te testen, analyseerden Payne en co-auteur Erik Sperling, een assistent-professor in de geologische wetenschappen aan Stanford Earth, laat-Perm fossiele distributies uit de Paleobiology Database, een virtueel archief van gepubliceerde fossielencollecties. Het fossielenbestand laat zien waar soorten waren vóór het uitsterven en die volledig werden uitgeroeid of beperkt tot een fractie van hun vroegere leefgebied.

    Het fossielenbestand bevestigt dat soorten ver van de evenaar het meest hebben geleden tijdens het evenement. "De handtekening van dat kill-mechanisme, klimaatopwarming en zuurstofverlies, is dit geografische patroon dat wordt voorspeld door het model en vervolgens wordt ontdekt in de fossielen," zei Penn. "De overeenkomst tussen de twee geeft aan dat dit mechanisme van klimaatopwarming en zuurstofverlies een primaire oorzaak was van het uitsterven."

    "We hebben nog nooit zo'n inzicht kunnen krijgen in hoe en waarom verschillende stressoren verschillende delen van de mondiale oceaan beïnvloeden", zegt Sperling, een assistent-professor geologische wetenschappen aan Stanford Earth. “Dit was heel spannend om te zien.”

    De nieuwe studie combineert de veranderende oceaanomstandigheden met de metabolische behoeften van verschillende dieren bij verschillende temperaturen. De resultaten laten zien dat de ernstigste effecten van zuurstofgebrek zijn voor soorten die in de buurt van de polen leven.

    "Omdat het metabolisme van tropische organismen al was aangepast aan redelijk warme, zuurstofarme omstandigheden, konden ze wegtrekken uit de tropen en ergens anders dezelfde omstandigheden vinden," zei Deutsch. "Maar als een organisme was aangepast aan een koude, zuurstofrijke omgeving, dan hielden die omstandigheden op te bestaan ​​in de ondiepe oceanen."

    Groot interpunctieteken voor aanhalingstekens

    De conventionele wijsheid in de paleontologische gemeenschap was dat het uitsterven van het Perm vooral ernstig was in tropische wateren.

    De zogenaamde "dode zones" die volledig verstoken zijn van zuurstof, bevonden zich meestal onder de diepten waar soorten leefden en speelden een kleinere rol in de overlevingskansen.

    "Uiteindelijk bleek dat de grootte van de dode zones echt niet het belangrijkste is voor het uitsterven", zei Deutsch. "We denken vaak aan zuurstofgebrek, het volledige gebrek aan zuurstof, als de voorwaarde die je nodig hebt om wijdverbreide onbewoonbaarheid te krijgen. Maar als je kijkt naar de tolerantie voor lage zuurstof, kunnen de meeste organismen worden uitgesloten van zeewater bij zuurstofniveaus die nergens in de buurt zijn tot anoxisch."

    Opwarming die leidt tot onvoldoende zuurstof verklaart meer dan de helft van de verliezen aan mariene diversiteit. De auteurs zeggen dat andere veranderingen, zoals verzuring of verschuivingen in de productiviteit van fotosynthetische organismen, waarschijnlijk als extra oorzaken hebben gewerkt.

    De situatie in het late Perm - toenemende broeikasgassen in de atmosfeer die zorgen voor warmere temperaturen op aarde - is vergelijkbaar met die van vandaag.

    "Onder een business-as-usual emissiescenario zal de opwarming in de bovenste oceaan in 2100 20 procent van de opwarming in het late Perm hebben benaderd, en tegen het jaar 2300 zal het tussen de 35 en 50 procent zijn", zei Penn. "Deze studie benadrukt het potentieel voor een massale uitsterving als gevolg van een soortgelijk mechanisme onder antropogene klimaatverandering."

    Het onderzoek werd gefinancierd door de Gordon en Betty Moore Foundation en de National Science Foundation.


    Interacties in complexe roofdiergemeenschappen en hun implicaties voor instandhouding en beheer

    De onderdrukking van mesopredators door toproofdieren kan indirect ten goede komen aan prooisoorten door de predatie-intensiteit van mesopredatoren te verminderen (zie meta-analyse door Vance-Chalcraft et al. 2007). Prooien die voornamelijk worden gedood door mesopredators, en gedeelde prooien, kunnen beide profiteren van de aanwezigheid van toproofdieren vanwege de lagere dichtheden van toproofdieren in vergelijking met prooipopulaties, zoals eerder uitgelegd. In deze sectie belichten we casestudies uit Nieuw-Zeeland om te illustreren hoe roofdieren elkaar en prooidieren beïnvloeden binnen relatief complexe en eenvoudige roofdiergemeenschappen. We illustreren ook de rol van geïntroduceerde prooisoorten en de manieren waarop ze de interacties tussen roofdieren verder beïnvloeden (bijv. Courchamp et al. 1999 Norbury 2001 Paus et al. 2008). Nieuw-Zeeland biedt uitstekende mogelijkheden om deze interacties te onderzoeken, aangezien veel van de roofdier- en prooisoorten recentelijk zijn geïntroduceerd (≤ 200 jaar). Daarom zijn deze soorten niet samen met inheemse soorten geëvolueerd en is het onwaarschijnlijk dat ze een stabiel evenwicht met hen hebben bereikt door processen als nichedifferentiatie.

    Nieuw-Zeeland heeft een uniek diverse reeks geïntroduceerde zoogdierroofdieren, waaronder marterachtigen op het noordelijk halfrond en knaagdieren, de egel (Erinaceus europaeus) en de huiskat, en een buideldier op het zuidelijk halfrond, de gewone borstelstaartopossum (Trichosurus vulpecula, een herbivoor in Australië die zich in Nieuw-Zeeland vaak als roofdier gedraagt, vogelnesten berooft en kuikens doodt en eet Clout & Ericksen 2000 ). Ongediertebestrijding in het licht van een dergelijke complexiteit is moeilijk: bestrijding van één soort omdat het de meest voor de hand liggende of schijnbaar ergste plaag is, kan meer kwaad dan goed doen, b.v. verhoogde predatie door hermelijnen (Mustela erminea) op vogels wanneer ratten worden verwijderd (Murphy & Bradfield 1992). Indirecte effecten van controleactiviteiten kunnen beheersdoelstellingen dwarsbomen, en er kunnen drempels zijn in de controle-inspanning waarbij dergelijke effecten leiden tot instandhoudingskosten in plaats van voordelen (Tompkins & Veltman 2006). Een ander kenmerk van Nieuw-Zeelandse ecosystemen, met name de bossen, is het pulseren van hulpbronnen die verband houden met masting-gebeurtenissen, die significant zijn bij het vormgeven van de aard van roofdierinteracties en effecten op prooien (Ostfeld & Keesing 2000).

    Verschillende studies hebben de implicaties van complexe interacties tussen invasieve roofdieren in Nieuw-Zeeland onderzocht Nothofagus bossen. Tompkins & Veltman (2006) vonden dat het verminderen van het aantal ratten (Rattus rattus) en hermelijnen, of alleen ratten, leidden tot een toename van het aantal muizen (Mus musculus), en het verminderen van het aantal hermelijnen leidde tot hogere aantallen ratten. De aanwezigheid van de grotere borstelstaartbuidelrat, vaak het doelwit van controleoperaties, kan helpen bij het reguleren van het aantal ratten door concurrentie om voedselbronnen (zie figuur 2). White & King (2006) laten zien hoe de aard van interacties tussen roofdieren en prooien geografisch kan variëren. In de Holarctische wateren is de predatie van vogels door marterachtigen vaak gekoppeld aan populatiecycli van knaagdieren, zodat vogels minder worden geplunderd wanneer er veel knaagdieren zijn en marterachtigen als prooi overschakelen van vogels naar knaagdieren. In Nieuw-Zeeland mislukt dit effect meestal, omdat de piekdichtheid van huismuizen doorgaans veel lager is dan op het noordelijk halfrond. De uitzondering is wanneer grote mastevenementen tijdelijk het aantal knaagdieren verhogen. Blackwell et al. (2003) ontdekten dat hermelijnen de uitbraak van huismuis- en scheepsrattenpopulaties kunnen vertragen, maar niet voorkomen, en daarom hebben de pulsen van hulpbronnen meer invloed op de dynamiek van dit systeem dan de druk van bovenaf. Eindelijk, Rayner et al. (2007) hebben aangetoond hoe interacties tussen roofdieren niet alleen kunnen worden gemedieerd door de beschikbaarheid van hulpbronnen, maar ook door de verspreiding ervan. They demonstrated that a reduction in numbers of domestic cats allowed rat populations to increase, which in turn caused a population crash in Cook’s petrel (Pterodroma cookii). Petrels subsequently recovered after rat removal. However, the predation of seabirds by rats was also habitat dependent, being higher at increased elevation. Their results suggest that altitudinal variation in food resources has a large effect on the risk to petrels of predation following mesopredator release.

    Relationships between predators in New Zealand’s Nothofagus forests (modified from Tompkins & Veltman (2006) ). Arrow thickness indicates strength and direction of population reduction effects.

    Our case studies above highlight that a better understanding of predator interactions and functional roles within a whole of ecosystem context are crucial before wildlife management is applied, to avoid unforseen deleterious effects (see Norbury 2001 Courchamp et al. 2003 Caut et al. 2007 Hoare et al. 2007 ). Failure to do so may result in unexpected negative conservation outcomes which may also be extremely costly to fix (see, Bergstrom et al. 2009 ).


    Rapid evolution of mimicry following local model extinction

    Batesian mimicry evolves when individuals of a palatable species gain the selective advantage of reduced predation because they resemble a toxic species that predators avoid. Here, we evaluated whether—and in which direction—Batesian mimicry has evolved in a natural population of mimics following extirpation of their model. We specifically asked whether the precision of coral snake mimicry has evolved among kingsnakes from a region where coral snakes recently (1960) went locally extinct. We found that these kingsnakes have evolved more precise mimicry by contrast, no such change occurred in a sympatric non-mimetic species or in conspecifics from a region where coral snakes remain abundant. Presumably, more precise mimicry has continued to evolve after model extirpation, because relatively few predator generations have passed, and the fitness costs incurred by predators that mistook a deadly coral snake for a kingsnake were historically much greater than those incurred by predators that mistook a kingsnake for a coral snake. Indeed, these results are consistent with prior theoretical and empirical studies, which revealed that only the most precise mimics are favoured as their model becomes increasingly rare. Thus, highly noxious models can generate an ‘evolutionary momentum’ that drives the further evolution of more precise mimicry—even after models go extinct.

    1. Inleiding

    When selection is strong, evolutionary change can occur in natural populations rapidly enough to observe [1]. Because selection to avoid being eaten is typically strong [2], a context in which rapid evolution may readily arise is Batesian mimicry. Batesian mimicry occurs when an edible species (the ‘mimic’) evolves to resemble a conspicuous, noxious species (the ‘model’), thereby gaining protection from predation [3–5]. The degree of resemblance between mimics and their models is generally sensitive to changes in model abundance [5,6] mimetic fidelity can decrease or increase, depending on whether the model becomes relatively more or less abundant, respectively [7,8].

    How phenotypic resemblance between mimics and their models changes immediately following model extirpation is unclear, however. Three outcomes are possible. First, mimics may remain unchanged. Such an outcome might arise if, for instance, there has not been enough time for mimics to respond to changes in model abundance. Tweede, minder precise mimicry may evolve [9,10]. Mimicry may break down following model extirpation, because local predators would no longer experience selection to recognize mimics as dangerous [6,11,12]. Derde, meer precise mimicry may evolve. Greater mimetic precision may evolve after model extirpation if alternative prey are abundant, and if the fitness costs associated with mistaking a model for a mimic were historically greater than those associated with mistaking a mimic for a model (as might be the case with highly noxious models). Indeed, theoretical [13–15] and empirical studies [7,8] have shown that only the most precise mimics receive protection from predation when the model becomes increasingly rare (as would be expected to occur when model extirpation is imminent) thus, selection may continue to favour the evolution of more refined mimicry, even after the model is gone.

    Here, we focus on a well-studied mimicry complex to evaluate whether and how Batesian mimicry evolved following extirpation of the model.

    2. Materiaal en methoden

    (a) Study system

    Non-venomous scarlet kingsnakes (Lampropeltis elapsoides) resemble venomous coral snakes (Micrurus fulvius Figuur 1a,b). Although both species co-occur in the southeastern US, L. elapsoides also occurs further north (figure 1C). Field experiments have found that natural predators avoid Plasticine replicas of L. elapsoides in sympatry with M. fulvius but not in these northern allopatric regions [6], verifying that L. elapsoides are Batesian mimics of M. fulvius. Moreover, even naive sympatric predators avoid coral snake patterns [16].

    Figure 1. (een) Non-venomous scarlet kingsnakes, Lampropeltis elapsoides, are Batesian mimics of (B) highly venomous eastern coral snakes, Micrurus fulvius. (C) Historically, M. fulvius en L. elapsoides co-occurred in the North Carolina Sandhills (as shown here). Around 1960, however, M. fulvius was apparently extirpated from this region, but not from the Florida panhandle. (Online version in colour.)

    Historically, M. fulvius reached its northernmost limit in the North Carolina Sandhills [17], a 3900 square kilometres area of gently rolling, sand-covered hills characterized by longleaf pine savannah (figure 1C). Local predators include black bears (Ursus americanus), bobcats (Lynx rufus), coyotes (Canis latrans), foxes (Vulpes en Urocyon sp.), raccoons (Procyon lotor), hawks (Buteo sp.), kestrels (Falco sparverius) and loggerhead shrikes (Lanius ludovicianus).

    Micrurus fulvius has always been considered rare in the Sandhills (only five specimens exist in museums see the electronic supplementary material), and no recent records exist [17]. Indeed, no specimens have been collected in the Sandhills since 1960 (see the electronic supplementary material), despite extensive activity there by herpetologists [18]. Thus, although the causes are unknown, M. fulvius has apparently been extirpated from the Sandhills (or, at the very least, they are so rare that they are functionally extirpated). By contrast, L. elapsoides are common in the Sandhills [17].

    Interestingly, the L. elapsoides that most closely resemble Micrurus occur in sympatric populations near the sympatry/allopatry border (i.e. ‘edge sympatry’) [7]. Field experiments have shown that selection for mimicry is strongest in edge sympatry [8]. Because the model is rare in edge sympatry (see above), the probability of mistakenly attacking it is low, and predators are therefore more willing to risk attacking imprecise mimics. Consequently, only precise mimics are favoured in such edge sympatric regions as the Sandhills [7].

    (b) Data collection and analysis

    To determine whether and how mimicry changed over time, we compared five pre-extirpation M. fulvius to 27 post-extirpation L. elapsoides from the Sandhills (too few pre-extirpation L. elapsoides were available for analysis). Deze L. elapsoides were collected in the 1970s (N = 5 individuals), 1980s (N = 5), 1990s (N = 3), 2000s (N = 11) and 2010s (N = 3 the electronic supplementary material). Specimens were photographed using a digital camera (Canon PowerShot SX110 Canon zoom lens, 6.0–60.0 mm, 1 : 2.8–4.3) the width of each ring was measured from digital images using I mage J v. 1.46 [19]. We then calculated the proportions of red and black on the mid-dorsum of each snake from its snout to its cloaca. Previous work showed that these characteristics changed the most as the mimetic pattern breaks down in allopatry [10,11] and that these characteristics are targets of predator-mediated selection [7,8].

    We combined the mean proportion of dorsum red and black on mimics and models into a common principal component score. We then subtracted the mean PC1 score for M. fulvius from the PC1 score for each individual mimic to calculate a mimic–model dissimilarity score (where a score of zero indicates that L. elapsoides en M. fulvius were identical in proportion of red and black for example calculation, see the electronic supplementary material). Using JMP v. 10.0.1, we regressed the dissimilarity score of each L. elapsoides against the year it was sampled to determine whether resemblance between L. elapsoides en M. fulvius changed over time (one outlier was omitted from analysis).

    Next, we sought to control for the possibility that any change in L. elapsoides colour pattern might reflect not predator-mediated selection favouring mimicry, but some other agent of selection (e.g. a change in light environment following recent anthropogenic changes in habitat). We did so in two ways. First, we assessed whether phenotypic changes similar to those observed among L. elapsoides from the Sandhills were observed among L. elapsoides from the Florida panhandle, where M. fulvius remains abundant (figure 1C). This region is similar to the Sandhills in habitat moreover, the assemblage of predators is similar across regions. Using the methods above, we compared 23 M. fulvius and 23 L. elapsoides from the Florida panhandle. De L. elapsoides were collected in the 1970s (N = 13 individuals), 1980s (N = 1), 1990s (N = 2), 2000s (N = 7 electronic supplementary material). Second, we assessed whether similar phenotypic changes occurred in corn snakes, Pantherophis guttatus, a non-mimetic species found in the Sandhills. Leuk vinden L. elapsoides, P. guttatus has red and black on its dorsum, but its pattern is characterized by blotches, not rings. Using the methods above, we sampled 82 P. guttatus that were collected in the 1970s (N = 5 individuals), 1980s (N = 14), 1990s (N = 18), 2000s (N = 41) and 2010s (N = 4 electronic supplementary material) these specimens were compared with the five M. fulvius from the Sandhills (see above).

    3. Resultaten

    In 50 years following the apparent extirpation of M. fulvius, L. elapsoides from the North Carolina Sandhills became more similar to the former in colour pattern (F1,26 = 6.997 P = 0.014 figure 2een). Bovendien zijn deze L. elapsoides became less variable in colour pattern (Spearman correlation between coefficient of variation in dissimilarity score and decade sampled = −0.8 N = 5 decades P = 0.05 (one-tailed test)). By contrast, L. elapsoides from Florida did not change significantly in mimic–model dissimilarity (F1,22 = 1.417 P = 0.247 figure 2B), nor did P. guttatus, a non-mimetic species from the North Carolina Sandhills (F1,81 = 1.028 P = 0.314 figure 2C).

    Figure 2. (een) Over the past four decades, L. elapsoides from the Sandhills (where M. fulvius became extirpated around 1960) have become more similar to M. fulvius. By contrast, no such trend was found among (B) L. elapsoides from the Florida panhandle (where M. fulvius remains abundant) or (C) P. guttatus (a non-mimetic species) from the Sandhills.

    4. Discussie

    Theory predicts that mimicry should break down in the absence of models [5]. Indeed, mimicry in L. elapsoides breaks down where it occurs in allopatry with its model [10]. However, instead of observing an erosion of mimicry following extirpation of M. fulvius from the North Carolina Sandhills, we observed rapid evolution of more precise mimicry (figure 2een). No such pattern was detected among L. elapsoides from Florida, where the model has not been extirpated (figure 2B), nor among a non-mimetic species from the Sandhills (figure 2C).

    Two lines of evidence suggest that precise mimicry has evolved in the Sandhills. First, snakes were sampled over a 38 year interval, twice the maximum lifespan of L. elapsoides [20]. Thus, changes occurred across generations. Second, these changes are unlikely to reflect phenotypic plasticity: there is no evidence of plasticity in L. elapsoides coloration [21]. Thus, our data (figure 2een) appear to reflect evolutionair verandering.

    This rapid evolution of precise mimicry is consistent with theoretical and empirical studies. Theory predicts that selection for mimetic precision should increase as models become scarcer [13–15], as would probably have occurred in the Sandhills. Additionally, field experiments recently conducted in this population revealed that free-ranging predators only avoid precise (but not imprecise) L. elapsoides mimics [7,8]. Thus, predators in the Sandhills continue to exert strong selection for more precise mimicry.

    Presumably the generalist predators in the Sandhills [17] are likely to pay a low cost of passing up a palatable meal by mistaking a mimic for a model. By contrast, because M. fulvius are highly venomous [22], prior to 1960 (when M. fulvius were extirpated), predators were likely to have paid a hoog cost for mistaking a model- voor een nabootsen. This asymmetry in fitness costs explains the strong selection to avoid the model en its lookalikes.

    Eventually, however, mimicry should break down. How rapidly it does so depends on such factors as the generation times of predators and mimics, the standing variation in coloration among mimics, gene flow between mimics in sympatry versus allopatry [10], and the intensity of selection against mimics.

    In sum, our data suggest that, paradoxically, selection imposed on mimics by predators can generate an ‘evolutionary momentum’ towards more precise mimicry—even after models go extinct.


    Humans on Verge of Causing 6th Great Mass Extinction

    Are humans causing a mass extinction on the magnitude of the one that killed the dinosaurs?

    The answer is yes, according to a new analysis — but we still have some time to stop it.

    Mass extinctions include events in which 75 percent of the species on Earth disappear within a geologically short time period, usually on the order of a few hundred thousand to a couple million years. It's happened only five times before in the past 540 million years of multicellular life on Earth. (The last great extinction occurred 65 million years ago, when the dinosaurs were wiped out.) At current rates of extinction, the study found, Earth will enter its sixth mass extinction within the next 300 to 2,000 years.

    "It's bittersweet, because we're showing that we have this crisis," study co-author Elizabeth Ferrer, a graduate student in biology at the University of California, Berkeley, told LiveScience. "But we still have time to fix this."

    Others aren't so optimistic that humans will actually do anything to stop the looming disaster, saying that politics is successfully working against saving species and the planet.

    The 6th extinction

    Species go extinct all the time, said Anthony Barnosky, the curator of the Museum of Paleontology at UC Berkeley and another co-author of the paper, which appears in today&rsquos (March 2) issue of the journal Nature. But new species also evolve constantly, meaning that biodiversity usually stays constant. Mass extinctions happen when that balance goes out of whack. Suddenly, extinctions far outpace the genesis of new species, and the old rules for species survival go out the window. [Read: Mass Extinction Threat: Earth on Verge of Huge Reset Button?]

    "If the fossil record tells us one thing, it's that when we kick over into a mass extinction regime, results are extreme, they're irreversible and they're unpredictable," David Jablonski, a paleontologist at the University of Chicago who was not involved in the study, told LiveScience. "Factors that promote success and survival during normal times seem to melt away."

    Everyone knows that we now lose many species a year, Barnosky said. "The question is, 'Is the pace of extinction we're seeing today over these short time intervals usual or unusual?'"

    Answering the question requires stitching together two types of data: that from the fossil record and that collected by conservation biologists in the modern era. They don't always match up well. For example, Barnosky said, fossils tell us lots about the history of clams, snails and other invertebrates. But in the modern world, biologists have only assessed the extinction risk for 3 percent of known species of such invertebrates. That makes comparisons tough.

    The fossil record also presents a blurrier history than today's yearly records of species counts. Sparse examples of a species may be distributed across millions of years of fossil history, the researchers wrote, while modern surveys provide dense samples over short periods of time. And even the best source of modern data — the International Union for the Conservation of Nature Red List of threatened and endangered species — has catalogued the conservation status of less than 2.7 percent of the 1.9 million named species out there.

    Coming crisis

    The researchers worked to combine these two sources of data, Ferrer said, taking a conservative approach to filling in gaps and estimating future directions. They found that the overall rate of extinction is, in fact, between three to 80 times higher than non-mass extinction rates. Most likely, species are going extinct three to 12 times faster than would be expected if there were no crisis, Ferrer said.

    That gives Earth between three and 22 centuries to reach the point of mass extinction if nothing is done to stop the problem. (The wide range is a factor of the uncertainty in the data and different rates of extinction found in various species.) The good news, Barnosky said, is that the total loss so far is not devastating. In the last 200 years, the researchers found, only 1 to 2 percent of all species have gone extinct.

    The strongest evidence for comparison between modern and ancient times comes from vertebrate animals, Barnosky said, which means there is still work to do collecting better data for more robust comparisons with better invertebrate data. But, he said, the research "shows absolutely without a doubt that we do have this major problem."

    Back from the brink?

    The culprits for the biodiversity loss include climate change, habitat loss, pollution and overfishing, the researchers wrote.

    "Most of the mechanisms that are occurring today, most of them are caused by us," Ferrer said.

    So can we fix it? Yes, there's time to cut dependence on fossil fuels, alleviate climate change and commit to conservation of habitat, the study scientists say. The more pressing question is, will we?

    Barnosky and Ferrer both say they're optimistic that people will pull together to solve the problem once they understand the magnitude of the looming disaster. Jablonski puts himself into the "guardedly optimistic category."

    "I think a lot of the problems probably have a lot more to do with politics than with science," Jablonski said.

    That's where Paul Ehrlich, the president of the Center for Conservation Biology at Stanford University and author of "The Population Bomb" (Sierra Club-Ballantine, 1968), sees little hope.

    "Everything we're doing in Washington [D.C.] today is working in the wrong direction," Ehrlich, who was not involved in the research, told LiveScience. "There isn't a single powerful person in the world who is really talking about what the situation is … It's hard to be cheery when you don't see the slightest sign of any real attention being paid."

    Other researchers take an upbeat view.

    "If we have a business-as-usual scenario, it is pretty grim, but it isn't yet written," Stuart Pimm, a professor of conservation ecology at Duke University who was not involved in the research, told LiveScience in a phone interview from Chile, where he was doing fieldwork.

    In 2010, Pimm said, the United Nations declared the International Year of Biodiversity. According to a UN statement, the 193 countries involved agreed to protect 17 percent of Earth's terrestrial ecosystems and 10 percent of marine and coastal areas. Some types of ecosystems still lag behind, Pimm said, but there is reason for hope.

    "I hope that this will alert people to the fact that we are living in geologically unprecedented times," Pimm said. "Only five times in Earth's history has life been as threatened as it is now."

    You can follow LiveScience Senior Writer Stephanie Pappas on Twitter @sipappas.