Çevresel Değişim, Canlıların Uyum Sağlama Kapasitesini Aştığında Ne Olur?

Bir canlının yaşadığı çevre, onun uyum sağlayabileceğinden daha hızlı değiştiğinde hayatta kalma şansının sıfıra inebileceğini biliyoruz. Aynı durum popülasyonlar ve hatta tüm türler için geçerlidir. MIT ve Leicester Üniversitesinden araştırmacılar, evrimsel uyum sağlama hızı ile çevresel değişim hızı arasındaki bu bağlantının küresel ölçekte de geçerli olduğunu ve yaşamın kitlesel yok oluşlara karşı ne kadar savunmasız olduğunu belirleyebileceğini buldular. Ekip, bu olgunun teorik bir modelini geliştirdi ve çalışmalarını Physical Review Letters dergisinde yayımladı.

Araştırmacılar geliştirdikleri modeli, geçmişteki büyük kitlesel yok oluşlara ait mevcut verilerle karşılaştırdılar. Bu verilere, her bir olayın yaşandığı dönemde küresel çevrenin ne kadar hızlı değiştiği bilgisi de dâhildi. Model; dünya tarihindeki kitlesel yok oluşların çoğunun şiddetini, yani uyum sağlayamayan ve bu nedenle yok olan canlıların oranını başarıyla tahmin etti.

İlginç bir şekilde araştırmacılar, hayvan grupları arasındaki uyum hızı aralığının, çevrenin değişebilme hızlarının aralığına büyük ölçüde benzediğini de fark ettiler. Araştırmanın eş yazarı olan İngiltere'deki Leicester Üniversitesinden Uygulamalı Matematik Profesörü Sergei Petrovskii ile birlikte çalışan MIT Lorenz Merkezi Eş Direktörü ve Jeofizik Profesörü Dr. Daniel Rothman, bu durumu şöyle açıklıyor:

Görmeye başladığımız şey belirli bir düzeydeki organizasyon. Yaşamın sergilediği davranış biçimlerinin, çevrenin davranış biçimleriyle tutarlı olduğunu anlıyoruz. Yaşam, uyum yeteneklerinin aralığı, karşılaştığı çevresel streslerin aralığına uyacak şekilde evrimleşmiş olabilir.

Yok Oluş ve Çevresel Değişim Bağlantısı

Yok oluş ve çevresel değişim arasındaki bağlantı aslında yeni bir fikir değil. Paleontolojinin kurucu babası olarak da anılan Fransız doğa bilimci Georges Cuvier, 18. yüzyılın sonlarında katastrofizm (Tür: "yıkımcılık") kavramını ortaya atan ilk kişiydi. Cuvier, Paris yakınlarında o dönemde yaşadığı bilinen hiçbir hayvana uymayan fosil kemikleri keşfetmişti. Bu kemiklerin, bir zamanlar yaşamış ancak artık var olmayan dev memelilerden oluşan bir gruba ait olduğu sonucuna vardı. Buradan yola çıkarak, büyük olasılıkla geniş çaplı bir felaket nedeniyle bütün bir türün ortadan kalkabileceğini, yani yok olabileceğini öne sürdü. Dr. Rothman, bu keşfin önemini şöyle ifade ediyor:

Bir türün yok olabileceği fikri başlı başına çok büyük bir düşünceydi. Üstelik bunun çevresel bir felaket nedeniyle gerçekleştiğini de öne sürmüştü.

Katastrofizm kavramı, daha sonraları Dünya tarihinin temel olarak yavaş ve kademeli süreçlerle şekillendiği görüşüne yerini bıraktı. Ancak 20. yüzyılın ortalarında Amerikalı jeolog Norman Newell bu sorunu yeniden ele aldı. Yok oluşların nedenini araştırırken, Dr. Rothman ve Dr. Petrovskii'nin hız uyumsuzluğu hipotezi adını verdikleri bir fikir öne sürdü. Bu hipotez, çevresel değişim hızının, bir türün uyum sağlamak üzere evrimleşebileceği hızdan daha yüksek olduğunda yok oluşun gerçekleştiği düşüncesine dayanıyordu.

Biyologlar o günden bu yana, çevredeki değişikliklerin tek tek türlerin yok olmasına yol açtığı birçok vakada Newell'ın hipotezinin işlediğini gözlemlediler. Araştırmacılar ise bu hipotezin küresel ölçekte de geçerli olup olamayacağını merak ediyordu. Dr. Rothman, süreci şöyle özetliyor:

Bireysel türlerin, çevresel değişim kendi uyum sağlama yeteneklerini aştığında yok olduğunu biliyoruz. Ancak bu aynı fikrin, küresel çaptaki kitlesel yok oluş olayları için de geçerli olup olmadığı tam olarak net değildi.

Uyumsuzluğu Ortaya Çıkarmak

Araştırma ekibi bu yeni çalışmalarında, hız uyumsuzluğu hipotezini küresel ölçekte test etmeyi amaçladı. Tarihteki kitlesel yok oluş olaylarının, küresel çevresel değişim hızı ile dünya genelindeki canlıların uyum sağlama hızı arasındaki bir uyumsuzlukla açıklanıp açıklanamayacağını görmek istediler.

Bunu yapabilmek için en azından teorik düzeyde, iki farklı veri kaynağını karşılaştırmaları gerekiyordu. Bunlardan ilki küresel çevrenin zaman içinde değişme hızı; ikincisi ise farklı organizma gruplarının çevresel değişime uyum sağlama hızıydı. Birinci veri kümesi, bilim insanlarının dünya ikliminin tarih boyunca nasıl değiştiğini anlamak için yoğun olarak kullandıkları jeolojik kayıtlarda rahatça bulunabiliyor. Ancak ikinci veriyi kaydetmek neredeyse imkânsızdır. Dr. Rothman bu zorluğu şöyle dile getiriyor:

Organizmaların, binlerce ila milyonlarca yıl süren jeolojik zaman dilimlerinde meydana gelen büyük çevresel değişikliklere uyum sağlama hızlarından bahsediyoruz. Bu tür bir süreç, doğrudan gözlem yapmaya pek elverişli değildir.

Araştırmacılar, gerçek veriler yerine dünya çapındaki hayvan grupları arasındaki uyum hızlarının aralığını tanımlayan genel bir matematiksel teori oluşturmayı hedeflediler. Bu bağlamda uyum terimi, bir türün kendi çevresi değişirken varlığını sürdürmesini sağlayan ve bir nesilden çok daha uzun zaman dilimlerine yayılan her türlü değişimi ifade etmektedir.

Evrimsel teoride genel olarak kabul edildiği üzere, bir türün başarılı bir şekilde uyum sağlayabilmesi için birden fazla koşulun karşılanması gerektiğini biliyoruz. Örneğin, popülasyon içinde bir çeşitlilik olmalıdır. Bu çeşitlilikler kalıtsal olmalı, bazı çeşitlilikler organizmanın diğerlerinden daha iyi uyum sağlamasına olanak tanımalı ve daha iyi uyum sağlayan organizmalar geriye daha fazla yavru bırakmalıdır. Eğer tüm bu koşullar karşılanırsa, tüm türün belirli bir çevresel değişime uyum sağlayabilmesi beklenir. Ancak koşullardan herhangi biri bile sağlanamazsa, o popülasyon yok olacaktır.

Dr. Rothman ve Dr. Petrovskii, bu durumda bir türün başarılı bir şekilde uyum sağlama olasılığının, karşıladığı her koşulla birlikte katlanarak arttığını fark ettiler. Sonuç olarak, bu örüntünün matematiksel olarak son derece basit, çan şeklinde bir eğri ile tanımlanabildiği ortaya çıktı. Bu eğri temel olarak, en yavaş uyum sağlayanlardan en hızlılarına kadar, dünyadaki hayvanların ne kadarlık bir kısmının belirli hızlarda uyum sağlayabileceğini ve bu oranın uyum sağlama hızıyla nasıl doğrusal olmayan bir şekilde değiştiğini gösteriyor. Genel eğilim, hayvan gruplarının çoğunun orta düzeydeki hızlarda uyum sağlayabildiğini, çok daha az sayıdaki hayvan grubunun ise en yavaş veya en hızlı oranlarda uyum sağladığını gösteriyordu.

Yok Oluşların Şiddetini Tahmin Etmek

Araştırma ekibi, uyum oranlarının genel bir şemasını oluşturduktan sonra, bu şemanın kaydedilmiş çevresel değişim hızlarıyla nasıl karşılaştırılacağına odaklandı. Özellikle de bu iki hızın kitlesel yok oluş dönemlerinde nasıl eşleştiğini veya eşleşemediğini incelediler.

Bu amaçla karbon döngüsünün önemli bir değişime uğradığı, son 450 milyon yıldaki 27 farklı döneme ait paleontolojik ve jeokimyasal verileri değerlendirdiler. Karbon döngüsündeki değişimler, genel olarak küresel çevresel değişimi yansıtan bir ölçüt olarak kabul edilmektedir. Daha sonra çevresel değişim hızlarını, her bir dönem sırasında yok olan hayvan gruplarının oranıyla karşılaştırdılar. Bu yok oluş oranları, daha önce paleobiyolog John Alroy tarafından yürütülen ve büyük saygı gören bir araştırmada belirlenmişti.

Sonuç olarak Dr. Rothman ve Dr. Petrovskii, son 450 milyon yıldaki neredeyse tüm kitlesel yok oluş olaylarında, çevrenin değişim hızı ile hayvanların uyum sağlama hızı arasında belirgin bir uyumsuzluk olduğunu gözlemlediler. Kitlesel yok oluşlar, hayvanların önemli bir kısmının değişen çevreye ayak uyduracak kadar hızlı uyum sağlayamadığı durumlarda meydana gelmişti. Elde edilen bulgular, hız uyumsuzluğu hipotezinin küresel ölçekte geçerli olduğunu net bir şekilde doğrulamış oldu.

Dahası, söz konusu hızlardaki bu uyumsuzluk, yok oluş olaylarının şiddetini de tahmin edebiliyordu. Başka bir deyişle çevrenin değişim hızı hesaba katıldığında, hayvan yaşamının yüzde kaçının yok olacağı öngörülebiliyordu.

Rothman şu açıklamada bulundu:

Okyanustaki karbondioksit seviyeleri bugün, uygun şekilde yeniden ölçeklendirildiğinde, geçmişteki büyük yok oluş olaylarıyla ilişkili olanlardan biraz daha düşük olan karbon döngüsü değişim oranlarına benzer bir hızda artıyor. Bu, modern çevresel değişimin, uyum sağlamanın giderek zorlaştığı oranların ötesine yaklaşıyor olabileceğini gösteriyor."