今天，物种丰硕度在赤道地域到达高峰，但曲到如今还没有明白的解释。通过火析化石记录，研究人员发现，现代生物多样性梯度的一个关键驱动因素是1500万年前发作的全球冷却事务。那在低纬度和高纬度之间以及水体内部产生了更峻峭的温度梯度，招致热带地域撑持更多的生态位供物种栖息。
研究人员操纵近50万块化石处理了一个有200年汗青的科学之谜：为什么差别物种的数量在赤道附近最多，而向极地地域稳步削减。那一成果--今天（2023年2月15日）颁发在《天然》杂志上--对生物多样性是若何在漫长的时间标准上产生的，以及天气变革若何影响全球物种的丰硕性给出了贵重的见解。
人们早就晓得，在海洋和陆地系统中，物种（包罗动物、动物和单细胞生物）显示出一个"纬度多样性梯度"，生物多样性在赤道到达高峰。但是曲到如今，有限的化石数据使研究人员无法彻底查询拜访那种多样性梯度最后是若何产生的。
在那项新的研究中，牛津大学、利兹大学和布里斯托尔大学的研究人员利用了一组叫做浮游有孔虫的单细胞海洋浮游生物。该小组阐发了全球化石数据库中的434113个条目，涵盖了过去的4000万年。然后他们查询拜访了物种数量在时间和空间上的关系，以及纬度多样性梯度的潜在驱动因素，如海面温度和海洋盐度程度。
次要发现有：
现代的纬度多样性梯度大约在3400万年前初次起头呈现，因为地球起头从一个较温暖的天气过渡到较冷的天气。
那个梯度最后仍然很浅，曲到大约1500-1000万年前，它才明显变陡。那与全球降温的显著增加相吻合。
浮游有孔虫的丰硕度顶峰呈现在4000-2000万年前的高纬度地域。然而，到大约1800万年前，丰硕度的峰值转移到纬度10°到20°之间，与今天察看到的多样性形式一致。
物种丰硕度与海面温度之间存在着强烈的正相关关系--无论是在特定地点的时间模子，仍是在特按时间的差别地点。
物种丰硕度与温跃层的强度之间也有正相关关系：温跃层是存在于海洋外表较暖的混合水和下面较冷的深水之间的温度梯度。
据研究人员说，那些成果表白，现代浮游有孔虫的物种丰硕度散布能够用过去1500万年中从赤道到两极的纬度温度梯度变陡来解释。与高纬度地域比拟，那可能在热带地域的水体中开拓了更多的生态位，促进了更大的物种进化率。
为了验证那一假设，研究人员查询拜访了现代浮游有孔虫物种在垂曲水柱中差别深度的生活情况。他们发现，在靠近赤道的低纬度地域，与高纬度地域比拟，今天的物种在水柱中的垂曲散布更为平均。
浮游有孔虫物种Globigerinella adaMSI的外壳的扫描电子显微镜图像。那个标本是在GLOW巡航中从西南印度洋的海底堆积物中搜集的
那表白，现代多样性梯度的一个关键驱动因素是，从1500万年起头，低纬度和高纬度地域之间以及水体内部的海面温度差别明显增加。热带地域较温暖的水域可以撑持更普遍的差别温度的生境和垂曲水柱内的生态位，鼓舞更多的物种进化。
今天的热带地域比过去温暖期间（如始新世和中新世）的热带地域更丰硕，其时海洋中几乎没有垂曲的温度梯度，那一事实就证了然那一点。
此外，高纬度地域海水温度的降低可能招致许多地域的物种种群灭绝，从而形成了现代的多样性梯度。
图表显示在地球汗青的差别期间，差别的浮游有孔虫物种的数量是若何随纬度变革的。材料来源：Fenton等人，《天然》2023年
浮游有孔虫起源于早至中侏罗纪期间（大约1.7亿年前）。它们在世界各地的海洋中被发现--从极地到赤道--并在海洋的上层两公里处占据一系列的生态位。因为它们产生坚硬的外壳，因而能够大量保留下来。浮游有孔虫在全球范畴内的丰硕数量和它们在过去6600万年的特殊化石记录使它们成为那项研究的抱负群体。
该研究的次要做者Erin SauPE博士（牛津大学地球科学系）说。"通过处理生物多样性的空间形式若何在深层时间中变革，我们供给了贵重的信息，关于理解生物多样性若何在地量时间标准上产生和维持至关重要，那超出了现代生态学研究的范畴。"
浮游有孔虫（右下）的光镜图像，它被延伸到四周情况中的细胞量细线所包抄。那个活标本是比来在GLOW巡航中从西南印度洋的水中收罗的。材料来源：Tracy Aze, 利兹大学
该研究的配合做者Tracy Aze副传授（利兹大学地球与情况学院）弥补说："虽然它们小到能够拆在针头上，但浮游有孔虫拥有科学上已知的最完好的物种级化石记录。我们的研究成立在60年的深海样本搜集和研究科学家对数十万个标本的辛勤计数和记录之上。可以产生关于物种散布的驱动因素的如斯重要的成果，并为那个美好的化石档案蔓延正义，实是太棒了"。
研究陈述的配合做者、布里斯托尔大学天文科学系的高级研究助理Alex Farnsworth博士说。"领会为什么在古代汗青中，靠近赤道的物种愈加多样和丰硕，而靠近两极的物种则较少，那能够让人们领会海洋物种，如浮游生物，在将来可能做出的反响。那些细小的单细胞生物是海洋食物链中的一个重要环节，因而研究它们对不竭变革的天气的反响可能有助于我们更好地预测跟着天气变革的不竭发作，温度继续变暖，它们将可能遭到如何的影响。那对海洋食物网，如鱼类和水生哺乳动物，如海豹和鲸鱼，有潜在的庞大影响，并可用于告知将来庇护海洋生物和庇护生物多样性的办法。"
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