Looking Back for the Future: The Ecology of Terrestrial Communities Through the Lens of Conservation Paleobiology

Abstract

Terrestrial ecosystems encompass a vast and vital component of Earth's biodiversity and ecosystem services. The effect of increased anthropogenic dominance on terrestrial communities defines major challenges for ecosystem conservation, including habitat destruction and fragmentation, climate change, species invasions and extinctions, and disease spread. Here, we integrate fossil, historical, and present-day organismal and ecological data to investigate how conservation paleobiology provides deep-time perspectives on terrestrial organisms, populations, communities, and ecosystems impacted by anthropogenic processes. We relate research tools to conservation outputs and highlight gaps that currently limit conservation paleobiology from reaching its full impact on conservation practice and management. In doing so, we also highlight how the colonial legacies of conservation biology and paleobiology confound our understanding of present-day biodiversity, ecosystem processes, and conservation outlooks, and we make recommendations for more inclusive and ethical practices moving forward. Expected final online publication date for the Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, Volume 54 is November 2023. Please see http://www.annualreviews.org/page/journal/pubdates for revised estimates.

A perspective on reconstructing the spatial and temporal patterns of Earth′s biodiversity in deep time

“…800~1000万种不同的生物 [1] , 但大部分人类未知. 根据 世界自然保护联盟(IUCN)名录统计, 自工业革命以来, 由于人类活动加剧全球变化等因素导致地球生物多样 性急剧下降 [2,3] , 有学者认为第六次生物大灭绝正在发 生之中 [4,5] . 生物多样性丧失对生态系统的稳定性、功 能和复杂度等均会产生深刻影响, 如果更进一步的发 展有可能造成全球生态系统崩溃并威胁到人类生存 [6] .…”

“…、三叠纪生物复苏 [12,13] 等(图1). 研究这些深时生 物多样性重大事件的发生过程、机制及其响应型式, 有助于我们更深入地理解地球上生命演化和环境变迁 的复杂关系 [14,15] , 能够更好地预测和预防现代生态系 统可能面临的崩溃风险 [16,17] , 为保护现代生态系统和 预判未来的发展趋势提供重要借鉴 [2,18,19] . 地球上曾经生活过的生物中99%以上都已经灭亡, 如何重建深时生物多样性变化历史是一个非常复杂的 科学难题.…”

“…地球上曾经生活过的生物中99%以上都已经灭亡, 如何重建深时生物多样性变化历史是一个非常复杂的 科学难题. 由于生物保存为化石的机率低、空间分布 也不均衡, 深时化石记录时空分辨率低, 各个地区采集 的程度差异大, 缺乏可靠的分析方法等因素, 深时生物 多样性研究一直难以与现代精细时空尺度下的生态系 统变化过程进行比较 [2,23] . 然而, 随着化石和地层大数 据积累、多学科交叉、研究范式和方法创新等, 深时 生物多样性研究已不再局限于简单的分时段统计化石 属种数量 [2,24] .…”

“…由于生物保存为化石的机率低、空间分布 也不均衡, 深时化石记录时空分辨率低, 各个地区采集 的程度差异大, 缺乏可靠的分析方法等因素, 深时生物 多样性研究一直难以与现代精细时空尺度下的生态系 统变化过程进行比较 [2,23] . 然而, 随着化石和地层大数 据积累、多学科交叉、研究范式和方法创新等, 深时 生物多样性研究已不再局限于简单的分时段统计化石 属种数量 [2,24] . 一方面, 新的含有更加丰富信息的化石 数据库正不断完善和加强, 从而使得发展更精细时间 分辨率的分析手段成为可能; 另一方面, 不同时空尺度 上的生物多样性研究更加综合化, 人工智能算法、利 用超级计算机实现并行计算、模型预测等正在快速进 展 [25,26] .…”