Наука о данных и естественная история

Новое научное исследование показывает, что изменение климата привело к быстрой эволюции и доминированию рептилий 250 миллионов лет назад. Ранее считалось, что подъем рептилий был вызван двумя массовыми вымираниями, которые уничтожили млекопитающих 261 и 252 миллиона лет назад.

В исследовании Гарвардского университета говорится, что быстрая эволюция рептилий в конце пермского периода и начале триасового периода связана с повышением глобальной температуры планеты за эти 60 миллионов лет. Исследование было опубликовано в Science Advances, а палеонтолог Стефани Пирс возглавляла научную группу.

«Мы обнаружили, что эти периоды быстрой эволюции рептилий были тесно связаны с повышением температуры», — сказал ведущий автор, научный сотрудник Тиагу Р. Симойнс в интервью SciTechDaily. «Некоторые группы менялись очень быстро, некоторые — не так быстро, но почти все рептилии эволюционировали гораздо быстрее, чем когда-либо прежде».

Наука о данных и естественная история: сочетание науки о данных и динозавров

Команда занималась сбором данных в течение восьми лет в более чем 20 странах. Симойнш посетил более 50 музеев, чтобы сделать сканирования и снимки более 1000 окаменелостей рептилий.

Затем ученые создали набор данных, включающий более 1000 ископаемых образцов 125 видов рептилий, синапсид и близких родственников, которые существовали за 140 миллионов лет до и после пермско-триасового вымирания.

Они изучили данные, чтобы определить, когда эти разные виды впервые появились и какова их эволюция. Команда использовала байесовские методы, которые используются для изучения эволюции вирусов, таких как SARS и Covid-19. Байесовский метод — это статистический метод, используемый для обновления вероятности гипотезы по мере поступления дополнительных доказательств или информации.

Используя современные статистические методы, исследователи создали диаграмму эволюционного временного дерева, которая показала, как ранние рептилии были связаны друг с другом, когда впервые появились их родословные и скорость их эволюции.

Затем команда взяла новый набор данных и сравнила его с данными о глобальной температуре за несколько миллионов лет, что дало общее понимание способности рептилий адаптироваться к изменениям климата. Данные показали, что большинство линий рептилий быстро меняли тело после повышения глобальной температуры.

Они обнаружили, что строение тела рептилий начало меняться примерно за 30 миллионов лет до пермско-триасовых климатических кризисов, которые привели к массовым вымираниям.

«Изменение климата фактически напрямую вызвало адаптивную реакцию рептилий, которая помогла создать этот огромный массив новых планов строения тела и взрывной рост групп, которые мы видим в триасовом (периоде)», — объяснил Симойнс. «По сути, повышение глобальной температуры вызвало все эти различные морфологические эксперименты — некоторые из них работали довольно хорошо и просуществовали миллионы лет вплоть до наших дней, а некоторые другие в основном исчезли несколько миллионов лет спустя».

Наука о данных и естественная история: революция рептилий

В соответствии с SciTechDailyисследователи составили график изменения размера тела рептилий в разных географических регионах в течение этого периода времени. Климатическое давление было настолько сильным, что максимальный размер тела рептилий был необходим для выживания в тропических районах из-за смертельно жарких периодов.

«Крупные рептилии в основном выбирали два пути, чтобы справиться с этими климатическими изменениями», — сказал Пирс. «Они либо мигрировали ближе к умеренным регионам, либо вторгались в водный мир, где им не нужно было беспокоиться о перегреве, потому что вода может поглощать тепло и поддерживать свою температуру гораздо лучше, чем воздух».

Согласно статье Daily Mail об исследовании, коллекция древних водных существ включала гигантскую морскую рептилию с длинной шеей, похожую на чудовище Лох-Несса, маленького родственника хамелеона с птичьей головой и планирующую рептилию, похожую на геккона. Группа включала предков черепах и крокодилов.

Более мелкие рептилии имели более медленные темпы эволюции в ответ на повышение температуры. Исследовательская группа предполагает, что более мелкие рептилии могли лучше адаптироваться к жаре, поскольку они могли легче выводить ее из своих тел.

Моделирование будущего: современные последствия глобального потепления

Хотя основное внимание уделялось науке о данных и естественной истории, результаты исследования Гарварда могут иметь отрезвляющие последствия в свете повышения глобальной температуры из года в год. В статье Daily Mail говорится, что исследователи указали на то, что скорость выброса углекислого газа в атмосферу сегодня примерно в девять раз превышает ту, которая была во время пермско-триасового массового вымирания 252 миллиона лет назад.

«Крупные изменения глобальной температуры могут иметь драматические и разнообразные последствия для биоразнообразия», — сказал Пирс. «Здесь мы показываем, что повышение температуры в пермско-триасовый период привело к вымиранию многих животных, включая многих предков млекопитающих, но также вызвало взрывную эволюцию других, особенно рептилий, которые стали доминировать в триасовый период».

Какие эволюционные адаптации претерпевают современные существа, чтобы справиться с глобальными изменениями температуры? Daily Mail сообщает, что исследование Университета Шеффилда показало, что у птиц развиваются более крупные клювы, чтобы сохранять прохладу. Австралийские ученые говорят, что у слонов и кроликов растут более крупные уши. Слоны обмахиваются своими большими ушами, в то время как сеть кровеносных сосудов в ушах кроликов сокращается, чтобы помочь им охладиться.

Конечно, мы можем посмотреть на почтенного крокодила, который существует уже около 85 миллионов лет, и чьи предки датируются триасовым периодом. Так что улыбнитесь, если увидите его, потому что он, вероятно, переживет нас всех.

Развивайте свою карьеру с помощью обучения в области науки о данных

Наука о данных помогает организациям управлять огромными объемами информации, используя современные инструменты и методы. Специалисты по данным могут выявлять закономерности, извлекать полезную информацию и помогать лидерам принимать более обоснованные бизнес-решения, проводить исследования, чтобы раскрыть тайны естественной истории, и многое другое.

Узнайте, как программа профессиональной сертификации Simplilearn в области науки о данных может расширить ваши исследовательские навыки с помощью гибкого онлайн-обучения bootcamp. Разработанный в сотрудничестве с Университетом Пердью и IBM, курс признан программой сертификации по науке о данных номер один по версии The Economic Times.