Fossil Files – The Paleobiology Database
A. Are we now living through the sixth extinction as our own activities destroy ecosystems and wipe out diversity? That’s the doomsday scenario painted by many ecologists, and they may well be right. The trouble is we don’t know for sure because we don’t have a clear picture of how life changes between extinction events or what has happened in previous episodes. We don’t even know how many species are alive today, let alone the rate at which they are becoming extinct. A new project aims to fill some of the gaps. The Paleobiology Database aspires to be an online repository of information about every fossil ever dug up. It is a huge undertaking that has been described as biodiversity’s equivalent of the Human Genome Project. Its organizers hope that by recording the history of biodiversity they will gain an insight into how environmental changes have shaped life on Earth in the past and how they might do so in the future. The database may even indicate whether life can rebound no matter what we throw at it, or whether a human induced extinction could be without parallel, changing the rules that have applied throughout the rest of the planet’s history.
Liệu chúng ta có đang sống trong cuộc tuyệt chủng lần thứ sáu khi chính các hoạt động của con người phá hủy hệ sinh thái và xóa sổ sự đa dạng? Đó là kịch bản ngày tận thế mà nhiều nhà sinh thái học vẽ ra, và họ rất có thể đúng. Vấn đề là chúng ta không biết chắc vì chưa có bức tranh rõ ràng về cách sự sống thay đổi giữa các đợt tuyệt chủng hoặc những gì đã xảy ra trong các lần trước. Chúng ta thậm chí còn không biết ngày nay có bao nhiêu loài đang sống, huống hồ là tốc độ mà chúng đang biến mất. Một dự án mới nhằm lấp đầy một phần khoảng trống đó. Cơ sở Dữ liệu Cổ sinh học (Paleobiology Database) khao khát trở thành một kho trực tuyến lưu mọi thông tin về từng hoá thạch từng được khai quật. Đây là một nỗ lực khổng lồ, được ví như “Dự án Bộ gen Người” của đa dạng sinh học. Những người tổ chức hy vọng rằng bằng cách ghi lại lịch sử đa dạng sinh học, họ sẽ hiểu sâu hơn cách các biến đổi môi trường đã định hình sự sống trên Trái Đất trong quá khứ và có thể sẽ làm như vậy trong tương lai. Cơ sở dữ liệu thậm chí có thể cho thấy liệu sự sống có thể phục hồi bất kể chúng ta tác động gì, hay một cuộc tuyệt chủng do con người gây ra có thể là chưa từng có tiền lệ, làm thay đổi các quy luật vốn chi phối phần còn lại của lịch sử hành tinh.
B. But already the project is attracting harsh criticism. Some experts believe it to be seriously flawed. They point out that a database is only as good as the data fed into it, and that even if all the current fossil finds were catalogued, they would provide an incomplete inventory of life because we are far from discovering every fossilised species. They say that researchers should get up from their computers and get back into the dirt to dig up new fossils. Others are more sceptical still, arguing that we can never get the full picture because the fossil record is riddled with holes and biases.
Thế nhưng dự án đã sớm hứng chịu chỉ trích gay gắt. Một số chuyên gia cho rằng nó có khiếm khuyết nghiêm trọng. Họ chỉ ra rằng một cơ sở dữ liệu chỉ tốt tương xứng với dữ liệu được đưa vào; và ngay cả khi tất cả các phát hiện hoá thạch hiện có đều được biên mục, chúng vẫn chỉ cung cấp một bản kiểm kê không đầy đủ về sự sống vì chúng ta còn xa mới khám phá được mọi loài đã hoá thạch. Họ nói rằng các nhà nghiên cứu nên rời máy tính và quay lại bùn đất để đào thêm hoá thạch mới. Những người khác còn hoài nghi hơn, lập luận rằng chúng ta sẽ không bao giờ có được bức tranh toàn diện vì hồ sơ hoá thạch đầy những lỗ hổng và thiên lệch.
C. Fans of the Paleobiology Database acknowledge that the fossil record will always be incomplete. But they see value in looking for global patterns that show relative changes in biodiversity. “The fossil record is the best tool we have for understanding how diversity and extinction work in normal times,” says John Alroy from the National Center for Ecological Analysis and Synthesis in Santa Barbara. “Having a background extinction estimate gives us a benchmark for understanding the mass extinction that’s currently under way. It allows us to say just how bad it is in relative terms.”
Những người ủng hộ Cơ sở Dữ liệu Cổ sinh học thừa nhận hồ sơ hoá thạch sẽ luôn không hoàn chỉnh. Nhưng họ thấy có giá trị ở việc tìm những mẫu hình toàn cầu cho thấy sự thay đổi tương đối của đa dạng sinh học. “Hồ sơ hoá thạch là công cụ tốt nhất chúng ta có để hiểu cách đa dạng và tuyệt chủng vận hành trong thời kỳ bình thường,” John Alroy thuộc Trung tâm Quốc gia về Phân tích và Tổng hợp Sinh thái ở Santa Barbara nói. “Có ước lượng về mức tuyệt chủng nền cho chúng ta một mốc chuẩn để hiểu cuộc tuyệt chủng hàng loạt đang diễn ra hiện nay. Nó cho phép chúng ta nói chính xác mức độ tệ hại của tình hình theo nghĩa tương đối.”
D. To this end, the Paleobiology Database aims to be the most thorough attempt yet to come up with good global diversity curves. Every day between 10 and 15 scientists around the world add information about fossil finds to the database. Since it got up and running in 1998, scientists have entered almost 340,000 specimens, ranging from plants to whales to insects to dinosaurs to sea urchins. Overall totals are updated hourly at www.paleodb.org. Anyone can download data from the public part of the site and play with the numbers to their heart’s content. Already, the database has thrown up some surprising results. Looking at the big picture, Alroy and his colleagues believe they have found evidence that biodiversity reached a plateau long ago, contrary to the received wisdom that species numbers have increased continuously between extinction events. “The traditional view is that diversity has gone up and up and up,” he says. “Our research is showing that diversity limits were approached many tens of millions of years before the dinosaurs evolved, much less suffered extinction.” This suggests that only a certain number of species can live on Earth at a time, filling a prescribed number of niches like spaces in a multi-storey car park. Once it’s full, no more new species can squeeze in, until extinctions free up new spaces or something rare and catastrophic adds a new floor to the car park.
Vì mục tiêu đó, Cơ sở Dữ liệu Cổ sinh học hướng tới nỗ lực kỹ lưỡng nhất từ trước đến nay nhằm xây dựng các đường cong đa dạng toàn cầu đáng tin cậy. Mỗi ngày có từ 10 đến 15 nhà khoa học trên khắp thế giới bổ sung thông tin về các phát hiện hoá thạch vào cơ sở dữ liệu. Từ khi đi vào hoạt động năm 1998, các nhà khoa học đã nhập gần 340.000 mẫu vật, từ thực vật đến cá voi, từ côn trùng đến khủng long và nhím biển. Tổng số liệu được cập nhật hàng giờ tại www.paleodb.org. Bất kỳ ai cũng có thể tải dữ liệu từ phần công cộng của trang và thỏa sức “chơi” với những con số. Cơ sở dữ liệu đã đưa ra một số kết quả bất ngờ: ở bức tranh lớn, Alroy và đồng nghiệp tin rằng họ tìm thấy bằng chứng cho thấy đa dạng sinh học đã đạt đến trạng thái bão hòa từ rất lâu, trái với “lẽ thường” rằng số lượng loài tăng liên tục giữa các đợt tuyệt chủng. “Quan điểm truyền thống là đa dạng cứ tăng mãi,” ông nói. “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các giới hạn đa dạng đã được tiệm cận từ hàng chục triệu năm trước khi khủng long tiến hoá, chứ chưa nói đến lúc chúng tuyệt chủng.” Điều này gợi ý rằng chỉ có một số lượng nhất định loài có thể cùng tồn tại trên Trái Đất tại một thời điểm, lấp đầy một số lượng ngách sinh thái ấn định giống như các chỗ đỗ trong bãi xe nhiều tầng. Khi bãi xe đã đầy, sẽ không còn loài mới chen vào được, cho tới khi các vụ tuyệt chủng giải phóng chỗ trống hoặc một biến cố hiếm và thảm khốc bổ sung thêm một tầng mới cho bãi xe.
E. Alroy has also used the database to reassess the accuracy of species names. His findings suggest that irregularities in classification inflate the overall number of species in the fossil record by between 32 and 44 per cent. Single species often end up with several names, he says, due to misidentification or poor communication between taxonomists in different countries. Repetition like this can distort diversity curves. “If you have really bad taxonomy in one short interval, it will look like a diversity spike—a big diversification followed by a big extinction—when all that has happened is a change in the quality of names,” says Alroy. For example, his statistical analysis indicates that of the 4861 North American fossil mammal species catalogued in the database, between 24 and 31 per cent will eventually prove to be duplicates.
Alroy cũng dùng cơ sở dữ liệu để đánh giá lại độ chính xác của tên loài. Kết quả cho thấy những bất thường trong phân loại đã thổi phồng tổng số loài trong hồ sơ hoá thạch thêm từ 32 đến 44 phần trăm. Ông nói, một loài đơn lẻ thường kết cục có nhiều tên do nhận dạng sai hoặc do giao tiếp kém giữa các nhà phân loại học ở các quốc gia khác nhau. Kiểu lặp lại như vậy có thể làm méo mó đường cong đa dạng. “Nếu bạn có hệ thống phân loại quá tệ trong một khoảng thời gian ngắn, nó sẽ trông giống như một đỉnh đa dạng—một giai đoạn đa dạng hoá mạnh rồi theo sau là tuyệt chủng lớn—trong khi thực tế chỉ là thay đổi về chất lượng tên gọi,” Alroy nói. Ví dụ, phân tích thống kê của ông chỉ ra rằng trong 4.861 loài thú hoá thạch Bắc Mỹ được biên mục trong cơ sở dữ liệu, từ 24 đến 31 phần trăm cuối cùng sẽ hoá ra là trùng lặp.
F. Of course, the fossil record is undeniably patchy. Some places and times have left behind more fossil-filled rocks than others. Some have been sampled more thoroughly. And certain kinds of creatures—those with hard parts that lived in oceans, for example—are more likely to leave a record behind, while others, like jellyfish, will always remain a mystery. Alroy has also tried to account for this. He estimates, for example, that only 41 per cent of North American mammals that have ever lived are known from fossils, and he suspects that a similar proportion of fossils are missing from other groups, such as fungi and insects.
Dĩ nhiên hồ sơ hoá thạch không thể phủ nhận là chắp vá. Một số thời kỳ và địa điểm để lại nhiều đá chứa hoá thạch hơn những nơi khác; một số được lấy mẫu kỹ hơn. Và vài nhóm sinh vật—chẳng hạn những loài có bộ phận cứng sống ở biển—có nhiều khả năng để lại dấu vết, trong khi những loài khác như sứa gần như sẽ mãi là điều bí ẩn. Alroy đã cố gắng tính đến điều này. Ông ước tính, chẳng hạn, chỉ có 41 phần trăm các loài thú Bắc Mỹ từng tồn tại là được biết đến qua hoá thạch, và ông nghi rằng một tỷ lệ tương tự hoá thạch cũng thiếu vắng ở các nhóm khác như nấm và côn trùng.
G. Not everyone is impressed with such mathematical wizardry. Jonathan Adrain from the University of Iowa in Iowa City points out that statistical wrangling has been known to create mass extinctions where none occurred. It is easy to misinterpret data. For example, changes in sea level or inconsistent sampling methods can mimic major changes in biodiversity. Indeed, a recent and thorough examination of the literature on marine bivalve fossils has convinced David Jablonski from the University of Chicago and his colleagues that their diversity has increased steadily over the past 5 million years.
Không phải ai cũng ấn tượng với “phép màu” toán học như vậy. Jonathan Adrain thuộc Đại học Iowa ở Iowa City chỉ ra rằng những tranh luận thống kê từng “tạo ra” các cuộc tuyệt chủng hàng loạt ở nơi thực tế không hề có. Dữ liệu rất dễ bị diễn giải sai; ví dụ, thay đổi mực nước biển hoặc phương pháp lấy mẫu không nhất quán có thể tạo ra ảo giác về những biến động lớn của đa dạng sinh học. Thật vậy, một khảo cứu kỹ lưỡng gần đây về tài liệu hoá thạch của nhuyễn thể hai mảnh biển đã thuyết phục David Jablonski (Đại học Chicago) và đồng nghiệp rằng đa dạng của chúng đã tăng đều đặn trong 5 triệu năm qua.
H. With an inventory of all living species, ecologists could start to put the current biodiversity crisis in historical perspective. Although creating such a list would be a task to rival even the Palaeobiology Database, it is exactly what the San Francisco-based ALL Species Foundation hopes to achieve in the next 25 years. The effort is essential, says Harvard biologist Edward O. Wilson, who is alarmed by current rates of extinction. “There is a crisis. We’ve begun to measure it, and it’s very high,” Wilson says. “We need this kind of information in much more detail to protect all of biodiversity, not just the ones we know well.” Let the counting continue.
Nếu có một bản kiểm kê tất cả các loài đang sống, các nhà sinh thái học có thể đặt cuộc khủng hoảng đa dạng sinh học hiện nay vào bối cảnh lịch sử. Mặc dù việc lập danh sách như vậy là nhiệm vụ khó khăn ngang ngửa với Cơ sở Dữ liệu Cổ sinh học, đó chính xác là điều mà Tổ chức ALL Species có trụ sở ở San Francisco hy vọng đạt được trong 25 năm tới. Nỗ lực này là thiết yếu, nhà sinh học Harvard Edward O. Wilson—người lo ngại trước tốc độ tuyệt chủng hiện nay—nhấn mạnh: “Có một cuộc khủng hoảng. Chúng ta đã bắt đầu đo lường nó và con số rất cao. Chúng ta cần loại thông tin này chi tiết hơn nhiều để bảo vệ toàn bộ đa dạng sinh học, không chỉ những loài chúng ta biết rõ.” Hãy để việc đếm tiếp tục.