Hinahamon ng AI Model na Sinanay sa Halos Apat na Milyong Fossil ang Salaysay Tungkol sa Limang Pinakamalalaking Pagkalipol

Mas malinaw na larawan ng mga sinaunang pagkawala

Ipinahihiwatig ng isang modelo ng artificial intelligence na sinanay gamit ang halos apat na milyong fossil na unti-unting bumaba ang biodiversity sa tatlo sa limang pinakakilalang malawakang pagkalipol sa Daigdig, sa halip na bigla itong bumagsak. Iniuugnay ng rekonstruksiyong tinawag na OneStrata ang napakaraming obserbasyon sa mga fossil sa usapin kung gaano kabilis naglaho ang buhay noong pinakamalalaking biyolohikal na krisis sa planeta.

Ipinresenta ni Shuzhong Shen, isang paleontologo sa Nanjing University sa China, ang pananaliksik sa pulong ng Geological Society of America sa Denver, Colorado, noong 12 Oktubre. Binuo ng kanyang mga kasamahan sa Zhejiang Lab, isang institusyong nakatuon sa artificial intelligence sa Hangzhou, ang modelo gamit ang isang database na tinipon sa loob ng humigit-kumulang dalawang dekada.

Ang pangunahing usapin ay kung kailan naganap ang mga ito. Iba ang ipinahihiwatig ng malaking pagkawala ng mga species na lumaganap sa loob ng daan-daang libong taon kumpara sa kaparehong pagkawala na naganap sa maikling panahon. Kailangang matukoy ng mga siyentipiko ang pagkakaibang ito upang maunawaan kung paano nauwi sa malawakang pagkalipol ang mga pagbabago sa kapaligiran.

Bahagi rin ang mga natuklasan ng debateng nagsimula bago pa ang artificial intelligence. Ayon sa isang akademikong pagsusuri na inilathala sa Cambridge Prisms: Extinction, nananatiling limang pinakamalalaking kaganapan ng pagkalipol mula noong unang Ordovician ang Big Five, ngunit kabilang ang mga ito sa tuluy-tuloy na saklaw ng tindi ng pagkalipol sa halip na bumuo ng kategoryang hiwalay ayon sa estadistika.

Paano nagiging timeline ang mga bato

Gumagamit ang OneStrata ng OneStratigraphy, isang koleksiyong naglalaman ng naitalang lalim ng milyun-milyong fossil specimen sa mga patong ng bato mula sa sampu-sampung libong lugar sa buong mundo. Bawat obserbasyon ay tumutulong tukuyin kung saan nababagay ang isang organismo sa kasaysayang napreserba sa isang partikular na lugar.

Naiipon ang mga sedimentaryong bato sa mga patong na tinatawag na strata. Tinutulungan ng posisyon ng isang fossil sa mga patong na ito ang mga mananaliksik na alamin kung kailan nabuhay ang isang organismo kaugnay ng iba. Sa pagsasama-sama ng maraming pagkakasunod-sunod ng mga patong, natatantiya nila kung kailan lumitaw ang mga species, gaano katagal silang umiral at kung kailan sila naglaho.

Malaking problema sa pagtutugma ng datos ang kinakaharap ng mga mananaliksik kapag pinagsasama nila ang mga lokal na talaang ito. Makakatulong ang isang species na natagpuan sa ilang lugar upang pag-ugnayin ang kani-kanilang mga pagkakasunod-sunod, ngunit kabilang sa kabuuang gawain ang sampu-sampung libong species at maraming bahaging hindi kumpleto sa mga patong ng bato. Nangangailangan ng malaking kakayahan sa pagkuwenta ang paghahanap ng magkakaugnay na pagkakasunod-sunod sa lahat ng obserbasyong ito.

Pinapasimple ng mga tradisyonal na rekonstruksiyon ang gawain sa pamamagitan ng pagpapangkat sa mga fossil ayon sa mga yugtong tumatagal ng milyun-milyong taon. Pinadadali ng malalawak na yugtong ito ang paghahambing sa buong mundo, ngunit pinagsasama naman ang mas maiikling pagbabago sa mas mahabang panahon. Dahil dito, nagiging mahirap pag-ibahin ang biglaang pagkalipol at ang matagal na pagbaba ng biodiversity.

Ano ang naiibang ginagawa ng AI model

Sinanay ng mga mananaliksik sa Zhejiang Lab ang kanilang modelo upang makakilala ng mga estadistikal na padron sa mga talaan ng fossil. Malawak ang pagkakahawig ng paraang ito sa pagkatuto ng malaking language model sa mga padron ng teksto, bagaman mga obserbasyong heolohikal, hindi mga pangungusap, ang sinusuri nito.

Gumagamit ang isang language model ng mga natutunang ugnayan upang hulaan ang malamang na kasunod na salita. Ginagamit naman ng OneStrata ang mga padron sa datos na pinagsanayan nito upang hulaan kung kailan malamang na nadeposito ang isang partikular na fossil. Sinusuportahan ng mga pagtatantiyang ito ang rekonstruksiyon ng biodiversity sa paglipas ng panahong heolohikal.

Inilarawan ni Shen ang paraang ito bilang malaking pagsulong sa pag-aaral ng mga patong ng bato at pagbabago sa pagkakaiba-iba ng buhay:

isang tunay na rebolusyon sa pag-aaral ng stratigrapiya at mga pagbabago sa pagkakaiba-iba ng buhay noong nakaraan

Ayon sa mga bumuo sa modelo, ipinahihiwatig ng rekonstruksiyon nito na unti-unting bumaba ang biodiversity sa tatlo sa Big Five. Hindi tinutukoy sa paglalarawan ng pananaliksik kung alin ang tatlong kaganapang ito o kung gaano katagal ang mga ito, batay sa kanilang mga pagtatantiya. Mahalaga ang mga detalyeng ito sa paghahambing ng mga resulta nito sa ebidensiya mula sa mga indibidwal na lugar na may fossil.

Lawak ang isang praktikal na bentahe ng OneStrata. Dati, umaabot ang mga mananaliksik sa puntong hindi na praktikal ang kailangang kakayahan sa pagkuwenta para makapagdagdag pa ng mga species at mapaikli ang pagitan ng mga pagtatantiya. Nagbibigay ng ibang paraan upang harapin ang limitasyong ito ang pagkatuto mula sa mga padron sa malaking database.

Ang naunang tagumpay na nagbigay-daan sa OneStrata

Naipakita na ni Shen at ng kanyang mga kasamahan noong 2020 ang halaga ng pagsasama-sama ng malalaking dataset ng fossil. Gumamit ang kanilang rekonstruksiyon ng supercomputer at algorithm upang tantiyahin ang paglitaw at pagkalipol ng humigit-kumulang 11,000 marine species sa loob ng mga 300 milyong taon, sa antas ng katumpakang temporal na humigit-kumulang 26,000 taon.

Mas tiyak ang paglalarawan ng pagsusuri sa Cambridge sa pag-aaral mula China: 3,112 sinuring seksiyon ng bato, 11,268 species at resolusyong 0.026 milyong taon, na may iniulat na baryasyong 0.0149 milyong taon. Sinisikap ng pamamaraang CONOP na tukuyin ang pagkakasunod-sunod ng paglitaw at pagkawala ng mga fossil na pinakanababagay sa mga obserbasyon mula sa iba’t ibang seksiyon.

Maraming yugto ang pinagdaanan sa pagbuo ng mga rekonstruksiyong ito:

• 1982: Natukoy nina David Raup at Jack Sepkoski ang Big Five sa pamamagitan ng estadistikal na pagsusuri ng datos tungkol sa mga fossil ng buhay-dagat.
• 2020: Nirekonstruksiyon nina Shen at ng kanyang mga kasamahan ang humigit-kumulang 300 milyong taon ng pagkakaiba-iba ng buhay-dagat gamit ang libu-libong pagkakasunod-sunod ng mga patong ng bato at supercomputer.
• 12 Oktubre: Ipinresenta ni Shen ang mas bagong pananaliksik tungkol sa OneStrata sa pulong ng Geological Society of America sa Denver.

Malaki ang ipinahusay ng resolusyon. Gumamit ang orihinal na pagsusuri noong 1982 ng mga yugtong heolohikal na may karaniwang habang 7.4 milyong taon. Kapag hinati ang 7.4 milyon sa 26,000, lalabas ang humigit-kumulang 285, na nagpapakita kung gaano kaikli ang mga pagitan sa rekonstruksiyon noong 2020. Hamon na matugunan ng OneStrata ang paggamit ng gayon kapinong resolusyon sa mas malalaking dataset.

Bakit limang kaganapan ang naging pamilyar na bilang

Kabilang sa Big Five ang mga pagkalipol sa dulo ng Ordovician, sa Huling Devonian, sa dulo ng Permian, sa dulo ng Triassic at sa dulo ng Cretaceous. Nakabatay ang pamilyar na pagpapangkat na ito sa laki ng mga ito sa talaan ng mga fossil ng hayop-dagat at sa mga estadistikal na pamamaraang ginamit sa pag-aaral ng mga ito.

Ipinapaliwanag ng pagsusuri tungkol sa malawakang pagkalipol sa Cambridge Prisms: Extinction na binago ng mga sumunod na pananaliksik ang orihinal na interpretasyon. Nananatiling pinakamalaki ang limang kaganapan mula noong unang Ordovician, kabilang sa mga pagsusuring nag-aayos sa mga puwang sa mga talaan ng fossil at bato. Gayunman, tuluy-tuloy ang saklaw ng tindi ng pagkalipol, mula sa mas maliliit na pagkawala hanggang sa pinakamalalaking krisis.

Tinutukoy rin ng pagsusuri ang mga yugto sa Cambrian at unang Ordovician na may mga antas ng pagkalipol na mas mataas kaysa sa Big Five. Samakatuwid, nakasalalay sa pagpili kung aling bahagi ng kasaysayang heolohikal ang paghahambingin at kung paano susukatin ang mga pagkawala ang pagtukoy sa eksaktong limang kaganapan.

Ayon sa pagsusuri, may mga kaganapang medyo biglaan, samantalang tumagal naman ang iba nang daan-daang libong taon o higit pa. Nagdaragdag ang OneStrata ng bagong rekonstruksiyon sa umiiral nang talakayang siyentipiko tungkol sa pagkakaiba-iba ng takbo ng mga krisis na ito.

Bakit mahalaga ang tagal ng pagkalipol

Ipinakikita ng pagkalipol sa dulo ng Triassic kung paanong nagbabago ang bilis na tila ipinahihiwatig ng isang krisis depende sa panahong ginagamit na batayan. Binabanggit sa pagsusuri sa Cambridge na maaaring tumagal nang hanggang pitong milyong taon ang huling yugto ng Triassic. Tinatayang tumagal naman nang mga 50,000 taon ang kaugnay na krisis sa oxygen sa karagatan, ayon sa pananaliksik na binanggit sa pagsusuri. Wala pang 1% iyon ng kabuuang panahong iyon.

Naiugnay ang krisis na iyon sa Central Atlantic Magmatic Province, isang napakalawak na yugto ng aktibidad ng bulkan. Kaunti o walang oxygen ang mga tubig na inilalarawang anoxic, kaya nagiging mapanganib ang mga ito para sa mga hayop na umaasa sa oxygen na natunaw sa tubig-dagat.

Mas mababa ang makukuwentang antas ng pagkalipol kapag ikinalat sa buong yugtong heolohikal ang mga pagkawala kaysa kapag itinutuon ang mga ito sa mas maikling krisis. Tinataya ng pagsusuri na maaaring humigit-kumulang 100 beses na mas mataas ang tunay na antas kaysa sa antas na nakuwenta mula sa mas malalawak na pandaigdigang yugto.

Nagdudulot din ng suliranin ang mga nawawalang fossil. Maaaring mula pa bago ang aktuwal na pagkalipol ng isang species ang huling natagpuang fossil nito dahil hindi napreserba, nalantad o nakolekta ang mga labi mula sa sumunod na panahon. Sa maraming species, maaaring magmukhang mas maaga ang mga panahong naglaho ang mga ito dahil sa mga puwang na ito, kaya nagmumukhang mas unti-unti ang isang biglaang kaganapan. Tinatawag ng mga paleontologo ang pangyayaring ito na Signor–Lipps effect.

Nagbigay si Matthew Clapham, isang paleontologo sa University of California, Santa Cruz, ng maingat na pagtataya sa potensiyal ng OneStrata at binanggit ang detalyadong mga rekonstruksiyong mayroon na mula sa mga partikular na lugar:

May ilang dagdag na bagay tayong magagawa rito, pero hindi ko alam kung babaguhin nito nang lubusan ang pananaw natin,

Iba-ibang tanong sa magkaibang saklaw ang sinasagot ng mga lokal na seksiyon ng bato at pandaigdigang modelo. Maaaring maglaman ang mga indibidwal na lugar ng detalyadong impormasyon tungkol sa isang krisis, samantalang naghahanap naman ang pandaigdigang rekonstruksiyon ng magkakatugmang padron sa maraming lugar. Mahalagang paghambingin ang dalawang ito upang malaman kung ang unti-unting pagbaba ng biodiversity ay sumasalamin sa kasaysayan ng buhay, sa mga puwang sa preserbasyon o sa paraan ng pagsasama-sama ng mga talaan.

Nagbabago rin ang larawan depende sa binibilang na pagkawala

Ipinakikita ng pagkalipol sa dulo ng Permian kung bakit mahalagang isaalang-alang ang binibilang na yunit, gayundin ang haba ng panahong sinusuri. Ayon sa pagsusuri sa Cambridge, mula 56% hanggang 69% ang mga pagtatantiya sa pagkawala sa antas ng genus, depende sa ginamit na pagsusuri. Grupo ng magkakaugnay na species ang genus, kaya magkaiba ang dami ng biyolohikal na pagkakaiba-iba na kinakatawan ng pagkawala ng isang genus at ng pagkawala ng isang species.

Madalas bilangin ng mga paleontologo ang mga genus dahil bahagi lamang ng anatomiya ng isang organismo ang napepreserba bilang fossil, kaya mas mahirap tukuyin nang pare-pareho ang mga species. Maaaring manatili ang isang genus kahit mawala ang ilan sa mga species nito, basta may natitira kahit isa.

Binanggit sa pagsusuri ang isang pagtantiya na nagsasabing naglaho ang 81% ng mga species sa pagkalipol sa dulo ng Permian, kumpara sa madalas uliting pinakamataas na tantiya na 96% mula sa mas lumang pagsusuri. Kapwa inilalarawan ng mga ito ang napakalaking pagkawala, ngunit ipinakikita ng pagkakaiba kung paanong naaapektuhan ng mga pamamaraang ginagamit sa pagkuwenta ng pagkawala ng species mula sa pagkawala ng genus ang huling bilang.

Iba-iba rin ang sinusukat ng mga tala sa mga database. Noong isinasagawa ang pagsusuri, may mahigit 1.5 milyong tala ng pagkakatagpo ang Paleobiology Database mula sa 225,000 koleksiyon ng fossil at 82,000 publikasyon. Nagbibigay naman ng ibang uri ng impormasyon ang milyun-milyong specimen sa OneStratigraphy at ang mga posisyon ng mga ito sa mga patong ng bato. Nakadepende ang silbi ng isang dataset sa mga obserbasyon, saklaw at katumpakan nito, gayundin sa laki nito.

Ano ang kahulugan ng debate para sa krisis sa biodiversity ngayon

Iniuugnay ng pagsusuri sa Cambridge ang talakayan tungkol sa mga sinaunang pagkalipol sa kasalukuyang pagkawala ng biodiversity. Inilalarawan nito ang kasalukuyang antas ng pagkalipol bilang posibleng ikalawa sa pinakamabilis sa nakalipas na kalahating bilyong taon, kasunod ng pagtama ng asteroid sa dulo ng Cretaceous, bagaman itinuturing nitong medyo maliit pa ang ganap na bilang ng mga pagkalipol kumpara sa pinakamalalaking sinaunang krisis.

Magkaibang bahagi ng problema ang inilalarawan ng bilis at kabuuang pagkawala. Sinusukat ng bilis kung gaano kabilis naglalaho ang mga species. Sinusukat naman ng kabuuang pagkawala kung gaano karaming pagkakaiba-iba ng buhay ang nawala na. Nangangailangan ng agarang pagkilos ang mabilis na pagkalipol habang nabubuhay pa ang malaking bahagi ng mga species.

Iminumungkahi ng pagsusuri ang pariralang "nagsisimulang malawakang pagkalipol sa Anthropocene" bilang alternatibo sa "ikaanim na malawakang pagkalipol." Nangangahulugang nagsisimula pa lamang itong umunlad ang salitang nagsisimula. Ipinahihiwatig ng pananalitang ito ang konklusyon ng pagsusuri na nagaganap na ang krisis at maaari pa itong pigilan ng pagkilos na umabot sa laki ng pinakamalalaking sinaunang pagkawala.

Ibinabalik ng OneStrata ang usapan sa isang kongkretong gawaing siyentipiko: ang pagtukoy kung kailan nabuhay at naglaho ang mga organismo nang may sapat na katumpakan upang maunawaan ang bilis ng pagbabago. Hinahamon ng mga iniulat na resulta nito ang payak na pananaw na limang biglaang sakuna ang naganap. Inilalarawan na ng mas malawak na literatura tungkol sa mga fossil ang mas sari-saring kasaysayan, kung saan nagkakaiba ang mga kaganapan sa bilis, laki at mga kapaligirang naapektuhan.

Mahahalagang Punto

• Sinanay ang OneStrata gamit ang halos apat na milyong fossil at ipinahihiwatig nito na unti-unting bumaba ang biodiversity sa tatlo sa mga kaganapan ng pagkalipol sa Big Five.
• Gumagamit ang modelo ng OneStratigraphy, na nagtatala ng mga posisyon ng fossil sa mga pagkakasunod-sunod ng patong ng bato mula sa sampu-sampung libong lugar sa buong mundo.
• Sinubaybayan ng isang rekonstruksiyon noong 2020 ang humigit-kumulang 11,000 marine species sa loob ng mga 300 milyong taon, sa antas ng katumpakang temporal na humigit-kumulang 26,000 taon.
• Ayon sa pagsusuri sa Cambridge, nananatiling pinakamalalaking kaganapan mula noong unang Ordovician ang Big Five, sa loob ng tuluy-tuloy na saklaw ng tindi ng pagkalipol.
• Nakaaapekto sa mga pagtatantiya sa bilis at tindi ng pagkalipol ang mga puwang sa preserbasyon, ang panahong ginagamit na batayan at ang biyolohikal na grupong binibilang.
• Inilalarawan ng pagsusuri na napakataas ng kasalukuyang antas ng pagkalipol, ngunit napipigilan pa ng pagkilos ang mga pagkawala na umabot sa laki ng pinakamalalaking sinaunang krisis.