最近發表在《自然》（Nature）雜誌上的最新研究揭示，河流、山脈、海洋和沈積養分在地質時間尺度上的運動是地球生物多樣性的核心驅動力。研究還表明，生物多樣性的演化速度與板塊構造的速度相似，板塊構造是塑造大陸、山脈和海洋的緩慢地質過程。

研究的主要作者、地球科學學院的特里斯坦-薩勒斯博士說：”這個速度比目前人類活動造成的物種滅絕速度慢得多。”

這項研究回顧了地球5 億多年的歷史，追溯到寒武紀生命大爆發之後的時期，這段時期確立了現代生命的主要物種類型。

河流： 地球的循環系統

薩勒斯博士說：”地球表面是我們星球有生命的皮膚。隨著地質年代的推移，地球表面隨著河流的演化而變得支離破碎，形成了環境多樣的棲息地。然而，這些河流不僅開鑿峽谷，形成山谷，也扮演地球循環系統的角色，是將養分和沈積物從源頭（山脈）轉移到匯流處（海洋）的主要通道。雖然現代科學對全球生物多樣性的了解日益加深，但我們往往從狹隘的專業角度來看待這個問題，這就好比我們只從一扇窗戶往裡看，就以為了解了房子的結構。我們的模型以五公里的分辨率將五億年來的物理、化學和生物系統連結起來。這讓我們對物種多樣性的形態和時間有了前所未有的了解。”

過去5.4 億年中海洋的沉積通量和海洋動物家族的多樣性。皮爾遜係數為0.88，顯示這兩個變數之間存在強烈的正相關性。圖中標示了寒武紀大爆發和奧陶紀生物多樣性大事件（GOBE）以及五大生物滅絕事件。Cm，寒武紀；O，奧陶紀；S，志留紀；D，泥盆紀；Carb，石炭紀；P，二疊紀；Tr，三疊紀；J，侏羅紀；K，白堊紀；Pg，古近紀；Ng，新近紀。資料來源：《自然》

1994 年，在雪梨西部藍山的一個僻靜山谷中發現了古老的Wollemi 松樹物種，這讓我們看到了時間、地質、水文、氣候和遺傳在生物多樣性和物種生存中所起的整體作用。

地形在地球生命軌跡中發揮作用的觀點可以追溯到德國博物學家和多面手亞歷山大-馮-洪堡（Alexander von Humboldt）。他的研究成果啟發了查爾斯-達爾文和阿爾弗雷德-華萊士，他們是第一個注意到動物物種邊界與地形的不連續性和梯度相對應的人。

特里斯坦-薩勒斯博士在雪梨大學地球科學學院的辦公室。圖片來源：Stefanie Zingsheim/雪梨大學

雪梨大學博士生比阿特麗茲-哈德勒-博賈尼（Beatriz Hadler Boggiani）說：「快進近200年後，我們對海洋和陸地生命的多樣性是如何在過去5.4億年中組合起來的理解仍在不斷加深。從化石記錄和基因研究中可以很好地確定生物多樣性模式。然而，這種進化的許多方面仍然是個謎，例如植物在大陸上的擴展與海洋生物的快速多樣化化之間相差了1億年。”

生物多樣性的統一理論

來自雪梨大學、法國國家科學研究中心（CNRS）ISTerre 和法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學的科學家團隊在一項突破性研究中提出了一個統一理論，將海洋和陸地領域的生命進化與過去地貌控制的沉積物脈衝聯繫起來。

格勒諾布爾阿爾卑斯大學的勞倫特-胡松博士說：”由於地球表面的演變是由地圈和大氣層之間的相互作用決定的，它記錄了它們之間累積的相互作用，因此應該為生物多樣性的演化提供背景。”

研究小組沒有單獨考慮環境拼圖中的孤立部分，而是開發了一個模型，將它們結合起來，以高解析度模擬這些力量的複合效應。

上圖顯示了重建的海洋沉積通量與海洋動物多樣性的對比。下圖顯示大陸地區的沉積物覆蓋率與陸地植物多樣性的長期趨勢。圖片來源：Tristan Salles 博士/雪梨大學

薩勒斯博士說：”我們正是透過將地球表面的物理記憶與遺傳學、化石、氣候、水文學和構造學進行校準，來研究我們的假設。”

研究小組利用今年3 月在《科學》雜誌上發表的開源科學代碼，利用有關地貌高程、侵蝕率、主要河流水域和沈積物地質遷移（稱為沉積通量）的現代信息，對詳細模擬進行了校準。

這樣，研究團隊就可以結合使用地球化學代用指標，並對不同的構造和氣候重建進行測試，從而對5 億年的預測結果進行評估。然後，地球科學家將預測的沉積脈衝與從古生物學數據彙編中獲得的海洋和陸地生命演化進行了比較。

格勒諾布爾大學博士生馬農-洛爾塞里（Manon Lorcery）說：”簡而言之，我們重建了始於5.4億年前的新生代的地球地貌，並研究了不斷演變的河網、沉積物轉移與已知的海洋和植物家族分佈之間的相關性。”

將預測的海洋沉積物流量與海洋生物多樣性進行比較，分析結果顯示兩者之間有強烈的正相關性。在陸地上，作者設計了一個模型，將沉積物覆蓋率和地形變異性結合起來，以描述地形承載多樣化物種的能力。在這裡，他們再次發現，在過去的4.5 億年中，他們的代理變數與植物多樣性之間存在著驚人的相關性。

儒勒-凡爾納在其1864 年出版的小說《地心遊記》中，將此歸功於他虛構的主人公奧托-利登布洛克教授：”地球上的動物生命只存在於次生期，當時土壤沉積物被河流沉積下來，取代了原始時期的熾熱岩石。”

薩雷斯博士說：「利登布洛克教授對他侄子阿克塞爾的這一觀察結果與我們的假設驚人地吻合。因此，儒勒-凡爾納受到洪堡著作的極大啟發也就不足為奇了。”