Autor: Jan Toman
Nikdo nepochybuje, že dnes suchou zemi obývá více obratlovců než v prvohorách. Podle výzkumu britských, australských a amerických paleobiologů však druhová bohatost této skupiny nerostla průběžně, ale přetržitě s největším skokem na přelomu křídy a třetihor.
Kolik na Zemi v minulosti žilo druhů? Blížila se druhová bohatost, respektive diverzita, prvohorních močálů s obřími obojživelníky či druhohorních lesů překypujících dinosaury dnešním hodnotám? Podobné otázky přírodovědcům nedávají spát už více než sto let. Standardní paleontologické analýzy ukazují, že počet druhů až na dočasné zásahy hromadných vymírání více méně stabilně narůstá. Nový výzkum anglosaských paleobiologů zaměřený na místní diverzitu suchozemských čtyřnožců však vykreslil poněkud odlišný obrázek. Pokud odstíníme vliv lepšího zachování modernějších vrstev, nestejné probádanosti různých období a dalších matoucích faktorů, datům nejlépe odpovídá scénář, podle kterého se střídají dlouhá období stabilní diverzity s krátkými úseky explozivního rozvoje počtu druhů. Nejvýraznější skok v místní diverzitě přitom můžeme datovat ke konci křídy, tj. zhruba 65 milionů let do minulosti. Pro Zemi tak nemusí být charakteristická postupná komplikace ekosystémů doprovázená specializováním druhů, ale spíše skokové nárůsty v druhové bohatosti spojené se vznikem zásadních evolučních novinek nebo vymizením evolučních linií, které držely velké části ekologického prostoru jako „pánové hory“.
Když se ponoříme do teplých vod korálových útesů nebo navštívíme africkou savanu, nemůže nám uniknout úžasná druhová bohatost dnešních ekosystémů. Kolik druhů bychom ale napočítali, kdybychom se po vzoru Cesty do pravěku vydali na návštěvu minulých období? Většinový názor zní, že v historii pozemského života počet druhů stabilně narůstal. Někdy se diverzita zvyšovala rychleji, jindy pomaleji a občas, zejména v období hromadných vymírání zapříčiněných různými katastrofickými událostmi, mohla dokonce na čas výrazně klesnout. Vždy se ale během několika milionů let vrátila na původní, nebo ještě vyšší úroveň. Průměrně bychom v každém následujícím období potkali více druhů než v tom předcházejícím, což dokazují také paleontologické analýzy zkamenělého materiálu.
Háček ovšem vězí v samotné podstatě výzkumu minulosti. Posuďte sami. Při studiu 20. století máme k dispozici rozsáhlé písemné i materiální zdroje. Co se týče středověku, tam už často výrazně tápeme. A pokud se vrhneme na výzkum doby kamenné, budeme rádi za každý nalezený úlomek keramiky. Stejně tak v paleontologii platí, že se z relativně nedávných období zachovává daleko větší množství materiálu než z ér dávno minulých. Aby toho nebylo málo, modernější organismy jsou podobnější těm dnešním, a proto u nich s větší pravděpodobností správně identifikujeme odlišné druhy. Dalším, ale neméně významným, problémem potom může být větší probádanost některých období. Důkladnější výzkum určitých vrstev logicky vede k objevení většího množství nových druhů.
Nárůst místní druhové bohatosti v čase. Šedé body označují standardně zachované lokality, rudé body výjimečně dobře uchovaná zkamenělá společenstva. Podle Close et al. 2019.
Ve výzkumu publikovaném v časopisu Nature Ecology & Evolution si badatelé dali tu práci a důkladně zmapovali takřka 150 000 výskytů různých taxonů nelétavých suchozemských obratlovců. Aktivně létající pterosaury, ptáky a netopýry vyloučili z výzkumu proto, že se hůře zachovávají a jejich druhová bohatost může sledovat jiná pravidla. Následně se za kontroly na odlišné zachování různě starých geologických vrstev a probádání fosilních společenstev podívali, kolik druhů typicky tvořilo jednotlivá společenstva v různých obdobích pozemského života. V tomto ohledu se nový výzkum odlišoval od většiny předchozích. Vědce doposud zajímal hlavně celkový počet druhů na Zemi. Odhad místní diverzity má ale tři velké výhody. Může poodhalit konkrétní příčiny rostoucího počtu druhů, není tak náchylný na výše zmíněné výzkumné problémy, a navíc z něj lze na celkový počet druhů, tj. celkovou diverzitu dané skupiny, docela dobře usuzovat.
Výsledky ukázaly, že místní diverzita suchozemských obratlovců zůstávala celá dlouhá období prakticky neměnná a zvyšovala se vždy skokově během několika málo milionů let. Po rychlém nárůstu počtu druhů čtyřnožců na konci karbonu, který byl patrně spojený s koncem první etapy osidlování souše, se počet druhů ve společenstvech na dlouhou dobu ustálil na 25 až 30. To přitom platí i pro dobře prozkoumané triasové lokality, takže se s největší pravděpodobností nejedná o důsledek nekompletního zachování zkamenělého materiálu. Další „velký skok“ nastal v pozdní juře. Během tohoto období bychom se mohli setkat i s lokalitami, které obývalo až 55 druhů nelétavých čtyřnožců. V tomto případě ovšem není jisté, zda větší počet identifikovaných druhů nereflektuje pouze lepší zachování zkamenělin. Na rozdíl od karbonu se totiž v tomto období příliš nezvýšila celková diverzita nelétavých obratlovců a také statistické testy ukazují, že výkyvy v druhové bohatosti lokalit od konce karbonu do konce křídy mohou být pouze důsledkem náhody.
Opravdové zemětřesení v místní diverzitě ale přinesl konec křídy. Podle některých nálezů mohl tento – zatím poslední – skok začít už koncem druhohor, podle jiných se váže ke slavnému hromadnému vymírání na přelomu křídy a třetihor. V každém případě ale během relativně krátkého období došlo k více než trojnásobnému nárůstu místní diverzity oproti předchozím obdobím. Třetihorní a čtvrtohorní společenstva tak stabilně zahrnují okolo 70 koexistujících druhů. Tento rozdíl je přitom, na rozdíl od možných předchozích skoků, vysoce staticky významný. Navíc odpovídá i změnám v celosvětové diverzitě, které ale nikdy nebyly interpretovány tak přetržitě.
Výsledky tak nasvědčují spíše alternativnímu modelu rozvoje diverzity, který nepředpokládá postupný nárůst, ale spíš rychlý rozvoj skupin a zvyšování počtu druhů po invazi do nového ekologického prostoru – například na dosud neosídlenou souš. Tato počáteční „exploze“ ale vlivem soupeření o zdroje a vyrovnání mezi rychlostmi vznikání a zanikání druhů brzy zpomaluje. Nový skok v diverzitě může nastat například po další invazi, nebo po velké katastrofě. Při katastrofických událostech nezřídka vznikají úplně nové typy prostředí. Rovněž dochází k velkým vymíráním a uvolňují se ekologické role, které dosud okupovali třeba i hůře přizpůsobení příslušníci dominantních skupin. Podobnými „pány hory“ byli v druhohorách dinosauři, přičemž na savce zbyly hlavně okrajové ekologické strategie nočních lovců či oportunistů. Skokové zvýšení diverzity na lokální i globální úrovni ale může následovat také po vzniku nějaké zásadní evoluční novinky, jakou byl třeba vznik odolných vajec u prvních plazů.
Výsledky studie potvrzuje také místní diverzita jednotlivých studovaných podskupin – neptačích dinosaurů, ještěrů a savců. Všechny tři sledovaly podobné trendy. Vzhledem k tomu, že nemáme žádné doklady jednosměrně vzrůstající provinčnosti faun během posledních stovek milionů let, zdá se, že objevené zákonitosti do velké míry platí i pro celosvětovou diverzitu. Přinejmenším u suchozemských obratlovců se tedy počet druhů nezvyšoval stejnoměrně, ale spíše během několika větších skoků. Faktorem „nakopávajícím“ lokální a potažmo i globální diverzitu k vyšším hodnotám jsou patrně velká hromadná vymírání. S tím souhlasí fakt, že největší skok v lokální druhové bohatosti nastal koncem křídy. Proč ale k podobnému skokovému zvýšení diverzity nedošlo také při největším zdokumentovaném hromadném vymírání na přelomu permu a triasu? Nemohlo být až příliš ničivé? Hrálo roli to, že všechny kontinenty na konci permu tvořily jednu masu? Je snad podstatný i typ katastrofy, která vyvolá hromadné vymírání? Nebo se nám pouze nezachoval dostatek zkamenělého materiálu pro potvrzení případného skoku v diverzitě? Všechny tyto otázky se teď nepochybně stanou předmětem intenzivního výzkumu.
Zdroj: Close RA, Benson RB, Alroy J, … & Butler RJ (2019): Diversity dynamics of phanerozoic terrestrial tetrapods at the local-community scale. Nature ecology & evolution, 3.