प्राचीन विलुप्तियों की अधिक स्पष्ट तस्वीर
करीब 40 लाख जीवाश्मों पर प्रशिक्षित एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता मॉडल से संकेत मिलता है कि पृथ्वी की पांच सबसे चर्चित सामूहिक विलुप्तियों में से तीन, जैव विविधता में अचानक आई गिरावट के बजाय धीरे-धीरे हुए ह्रास के रूप में सामने आईं। OneStrata नाम का यह पुनर्निर्माण उन बहसों में जीवाश्मों के विशाल संग्रह से मिले अवलोकनों को शामिल करता है, जिनमें यह समझने की कोशिश की जाती है कि ग्रह के सबसे बड़े जैविक संकटों के दौरान जीवन कितनी तेजी से गायब हुआ।
विषय-सूची
चीन की नानजिंग यूनिवर्सिटी के जीवाश्म विज्ञानी शुज़ोंग शेन ने 12 अक्टूबर को कोलोराडो के डेनवर में जियोलॉजिकल सोसायटी ऑफ अमेरिका की बैठक में यह शोध प्रस्तुत किया। हांगझोउ में कृत्रिम बुद्धिमत्ता पर केंद्रित संस्थान झेजियांग लैब में उनके सहयोगियों ने करीब दो दशक के काम से तैयार डेटाबेस का इस्तेमाल कर यह मॉडल विकसित किया।
मुख्य सवाल समय का है। सैकड़ों हजार वर्षों में फैली प्रजातियों की बड़ी संख्या में कमी, थोड़े समय में हुई उतनी ही बड़ी कमी से अलग कहानी बताती है। यह समझने के लिए कि पर्यावरणीय उथल-पुथल व्यापक विलुप्ति में कैसे बदली, वैज्ञानिकों को इन पैटर्नों में फर्क करना होगा।
ये निष्कर्ष कृत्रिम बुद्धिमत्ता से पहले शुरू हुई बहस में भी शामिल होते हैं। Cambridge Prisms: Extinction में प्रकाशित एक अकादमिक समीक्षा का निष्कर्ष है कि बिग फाइव शुरुआती ऑर्डोविशियन काल के बाद की पांच सबसे बड़ी विलुप्ति घटनाएं तो हैं, लेकिन सांख्यिकीय रूप से अलग श्रेणी बनाने के बजाय विलुप्ति की तीव्रता के एक निरंतर दायरे में आती हैं।
चट्टानें समयरेखा कैसे बनती हैं
OneStrata, OneStratigraphy के आंकड़ों पर आधारित है। इस संग्रह में दुनिया भर के हजारों स्थलों की चट्टानी परतों में लाखों जीवाश्म नमूनों की दर्ज गहराइयां शामिल हैं। हर अवलोकन से किसी खास जगह पर सुरक्षित इतिहास में किसी जीव की स्थिति का पता लगाने में मदद मिलती है।
अवसादी चट्टानें परतों में जमा होती हैं, जिन्हें स्ट्रेटा कहा जाता है। इन परतों में किसी जीवाश्म की स्थिति से शोधकर्ताओं को यह जानने में मदद मिलती है कि वह जीव दूसरे जीवों के मुकाबले कब रहता था। कई अनुक्रमों को मिलाकर वे अनुमान लगा सकते हैं कि प्रजातियां कब दिखीं, कितने समय तक बनी रहीं और कब गायब हुईं।
इन स्थानीय अभिलेखों को एक साथ जोड़ते समय शोधकर्ताओं के सामने मिलान की बड़ी चुनौती आती है। कई स्थलों पर मिली कोई प्रजाति उनके अनुक्रमों को जोड़ने में मदद कर सकती है, लेकिन पूरे काम में हजारों प्रजातियां और चट्टानों के कई अधूरे हिस्से शामिल हैं। इन सभी अवलोकनों में एक सुसंगत क्रम खोजना बड़ी कंप्यूटिंग शक्ति मांगता है।
पारंपरिक पुनर्निर्माण जीवाश्मों को लाखों वर्षों तक चलने वाले अंतरालों में बांटकर काम को सरल बनाते हैं। इन व्यापक अंतरालों से वैश्विक तुलना करना आसान होता है, लेकिन छोटी अवधि के बदलाव बहुत बड़े समयखंड में सिमट जाते हैं। विलुप्ति की थोड़े समय की तेज लहर और लंबे समय तक चली गिरावट में फर्क करना मुश्किल हो सकता है।
एआई मॉडल का अलग तरीका
झेजियांग लैब के शोधकर्ताओं ने अपने मॉडल को जीवाश्म अभिलेखों में सांख्यिकीय पैटर्न पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया। इस तरीके की व्यापक समानता उस प्रक्रिया से है जिसमें बड़ा भाषा मॉडल पाठ के पैटर्न सीखता है, हालांकि OneStrata का काम वाक्यों के बजाय भूवैज्ञानिक अवलोकनों से जुड़ा है।
भाषा मॉडल सीखे हुए संबंधों के आधार पर अगले संभावित शब्द का अनुमान लगाता है। OneStrata अपने प्रशिक्षण आंकड़ों के पैटर्नों का इस्तेमाल यह अनुमान लगाने के लिए करता है कि कोई खास जीवाश्म कब जमा हुआ होगा। इन अनुमानों से भूवैज्ञानिक समय में जैव विविधता का पुनर्निर्माण करने में मदद मिलती है।
शेन ने चट्टानी परतों और बदलती विविधता के अध्ययन के लिए इस तरीके को एक बड़ी प्रगति बताया:
स्तर-विज्ञान और अतीत में विविधता के बदलावों के अध्ययन के लिए एक वास्तविक क्रांति
मॉडल के विकासकर्ताओं का कहना है कि इसके पुनर्निर्माण से संकेत मिलता है कि बिग फाइव में से तीन घटनाएं जैव विविधता में धीरे-धीरे आई गिरावट थीं। शोध के विवरण में यह नहीं बताया गया है कि वे कौन-सी तीन घटनाएं थीं या उनकी अनुमानित अवधि क्या थी। व्यक्तिगत जीवाश्म स्थलों से मिले साक्ष्यों के साथ इसके नतीजों की तुलना करने के लिए ये जानकारियां जरूरी हैं।
OneStrata का व्यावहारिक वादा इसका पैमाना है। पहले शोधकर्ता ऐसी सीमा पर पहुंच जाते थे जहां अधिक प्रजातियां जोड़ने और अनुमानों के बीच अंतराल घटाने के लिए अव्यावहारिक मात्रा में कंप्यूटिंग की जरूरत पड़ती थी। बड़े डेटाबेस से पैटर्न सीखने का तरीका इस बाधा से निपटने का एक और रास्ता देता है।
OneStrata के पीछे की पिछली उपलब्धि
शेन और उनके सहयोगी 2020 में ही बड़े जीवाश्म डेटासेट को जोड़ने की उपयोगिता दिखा चुके थे। उनके पुनर्निर्माण में सुपरकंप्यूटर और एक एल्गोरिदम का इस्तेमाल कर करीब 30 करोड़ वर्षों में लगभग 11,000 समुद्री प्रजातियों के दिखने और विलुप्त होने का अनुमान लगाया गया था। इसमें समय का विभेदन करीब 26,000 वर्ष था।
Cambridge की समीक्षा में चीनी विश्लेषण का अधिक सटीक विवरण दिया गया है: चट्टानों के 3,112 मापे गए खंड, 11,268 प्रजातियां और 0.026 मिलियन वर्ष का विभेदन, जिसमें 0.0149 मिलियन वर्ष का दर्ज उतार-चढ़ाव था। CONOP नाम की यह विधि विभिन्न खंडों के अवलोकनों से सबसे बेहतर मेल खाने वाला जीवाश्मों के प्रकट होने और गायब होने का क्रम खोजती है।
इन पुनर्निर्माणों का विकास कई अहम पड़ावों से होकर गुजरा:
- 1982: डेविड राउप और जैक सेपकोस्की ने समुद्री जीवाश्म आंकड़ों के सांख्यिकीय विश्लेषण से बिग फाइव की पहचान की।
- 2020: शेन और उनके सहयोगियों ने हजारों चट्टानी अनुक्रमों और सुपरकंप्यूटर की मदद से करीब 30 करोड़ वर्षों की समुद्री विविधता का पुनर्निर्माण किया।
- 12 अक्टूबर: शेन ने डेनवर में जियोलॉजिकल सोसायटी ऑफ अमेरिका की बैठक में नया OneStrata शोध प्रस्तुत किया।
समय के विभेदन में सुधार काफी बड़ा है। 1982 के मूल विश्लेषण में भूवैज्ञानिक चरणों का इस्तेमाल किया गया था, जिनकी औसत अवधि 74 लाख वर्ष थी। 74 लाख को 26,000 से भाग देने पर करीब 285 मिलता है, जो दिखाता है कि 2020 के पुनर्निर्माण में समय के अंतराल कितने छोटे थे। बड़े डेटासेट पर इतना सूक्ष्म विभेदन लागू करना ही वह चुनौती है जिससे OneStrata निपटने की कोशिश करता है।
पांच की संख्या क्यों प्रचलित हुई
बिग फाइव में ऑर्डोविशियन के अंत, लेट डेवोनियन, पर्मियन के अंत, ट्राइसिक के अंत और क्रिटेशियस के अंत की विलुप्तियां शामिल हैं। इनका चर्चित समूह समुद्री जीवों के जीवाश्म अभिलेख में इनके आकार और इनके अध्ययन में इस्तेमाल की गई सांख्यिकीय विधियों को दर्शाता है।
Cambridge Prisms: Extinction में प्रकाशित सामूहिक विलुप्तियों की समीक्षा बताती है कि बाद के शोध ने मूल व्याख्या में बदलाव किया है। शुरुआती ऑर्डोविशियन के बाद की ये पांच घटनाएं अब भी सबसे बड़ी हैं, उन विश्लेषणों में भी जो जीवाश्म और चट्टानी अभिलेखों की कमियों का हिसाब रखते हैं। हालांकि, विलुप्ति की तीव्रता छोटी हानियों से लेकर सबसे बड़े संकटों तक एक निरंतर दायरे में फैली है।
समीक्षा में कैम्ब्रियन और शुरुआती ऑर्डोविशियन काल के ऐसे अंतरालों की भी पहचान की गई है, जिनमें विलुप्ति दर बिग फाइव से अधिक थी। इसलिए ठीक पांच घटनाओं को अलग बताना इस चुनाव पर निर्भर करता है कि भूवैज्ञानिक इतिहास के किस हिस्से की तुलना की जाए और हानि को कैसे मापा जाए।
समीक्षा के अनुसार, कुछ घटनाएं अपेक्षाकृत अचानक हुईं, जबकि अन्य सैकड़ों हजार वर्षों या उससे भी अधिक समय तक चलीं। OneStrata इस मौजूदा वैज्ञानिक चर्चा में एक नया पुनर्निर्माण जोड़ता है कि ये संकट कितने अलग-अलग तरीकों से सामने आए।
विलुप्ति की अवधि क्यों मायने रखती है
ट्राइसिक के अंत की घटना दिखाती है कि चुना गया समयमान किसी संकट की दिखने वाली रफ्तार को कैसे बदल सकता है। Cambridge की समीक्षा के मुताबिक, ट्राइसिक का अंतिम चरण 70 लाख वर्ष तक चला हो सकता है। समीक्षा में उद्धृत शोध इस घटना से जुड़े समुद्री ऑक्सीजन संकट की अवधि करीब 50,000 वर्ष बताता है, जो उस पूरे समयखंड के 1% से भी कम है।
यह संकट सेंट्रल अटलांटिक मैग्मैटिक प्रोविन्स से जुड़ा था, जहां ज्वालामुखीय गतिविधि का विशाल दौर चला। अनॉक्सिक कहे जाने वाले पानी में बहुत कम या बिल्कुल ऑक्सीजन नहीं होती, जिससे समुद्री जल में घुली ऑक्सीजन पर निर्भर जीवों के लिए खतरनाक हालात बनते हैं।
हानियों को पूरे भूवैज्ञानिक चरण में फैलाकर देखने पर गणना की गई विलुप्ति दर, उन्हें छोटे संकट के दौरान केंद्रित मानने की तुलना में बहुत कम आती है। समीक्षा का अनुमान है कि वास्तविक दर व्यापक वैश्विक अंतरालों से निकाली गई दर से करीब 100 गुना अधिक हो सकती है।
जीवाश्मों का गायब होना एक और मुश्किल पैदा करता है। किसी प्रजाति का मिला आखिरी जीवाश्म उसके वास्तविक विलुप्त होने से पहले का हो सकता है, क्योंकि बाद के अवशेष सुरक्षित नहीं रहे, उजागर नहीं हुए या इकट्ठा नहीं किए गए। कई प्रजातियों में ऐसी कमियां उनके गायब होने का अनुमानित समय पीछे खिसका सकती हैं, जिससे एक केंद्रित घटना अधिक क्रमिक दिखने लगती है। जीवाश्म विज्ञानी इसे सिग्नर-लिप्स प्रभाव कहते हैं।
कैलिफोर्निया यूनिवर्सिटी, सैंटा क्रूज़ के जीवाश्म विज्ञानी मैथ्यू क्लैफम ने OneStrata की संभावनाओं का आकलन करते हुए खास जगहों से पहले से उपलब्ध विस्तृत पुनर्निर्माणों का हवाला दिया:
इससे हम कुछ अतिरिक्त काम कर सकते हैं, लेकिन मुझे नहीं पता कि इससे पृथ्वी के बारे में हमारी समझ में कोई बड़ी क्रांति आएगी,
स्थानीय चट्टानी खंड और वैश्विक मॉडल अलग-अलग पैमानों पर जुड़े हुए सवालों के जवाब देते हैं। अलग-अलग स्थल किसी संकट का बारीक ब्यौरा सुरक्षित रख सकते हैं, जबकि वैश्विक पुनर्निर्माण कई जगहों के आंकड़ों में एक सुसंगत पैटर्न तलाशता है। यह समझने के लिए दोनों की तुलना जरूरी है कि क्रमिक गिरावट जैविक इतिहास, संरक्षण में कमियों या अभिलेखों को जोड़ने के तरीके को दर्शाती है।
हानियों की गिनती भी तस्वीर बदलती है
पर्मियन के अंत की विलुप्ति दिखाती है कि समयमान के साथ-साथ यह भी मायने रखता है कि किस चीज की गिनती की जा रही है। Cambridge की समीक्षा में वंश-स्तर पर हानि का अनुमान विश्लेषण के आधार पर 56% से 69% तक है। वंश संबंधित प्रजातियों का समूह होता है, इसलिए एक वंश और एक प्रजाति का विलुप्त होना जैव विविधता की अलग-अलग मात्रा का नुकसान है।
जीवाश्म विज्ञानी अक्सर वंशों की गिनती करते हैं, क्योंकि जीवाश्म किसी जीव की शारीरिक रचना का केवल एक हिस्सा सुरक्षित रखते हैं और इस वजह से प्रजातियों की लगातार एकसमान पहचान करना कठिन होता है। कोई वंश तब भी बना रह सकता है, जब उसकी कई प्रजातियां गायब हो जाएं, बशर्ते कम से कम एक प्रजाति बची रहे।
समीक्षा में एक ऐसी गणना का उल्लेख है जिसके अनुसार पर्मियन के अंत की घटना में 81% प्रजातियां गायब हुईं। इससे पहले के एक विश्लेषण में अक्सर दोहराया जाने वाला अधिकतम अनुमान 96% था। दोनों ही आंकड़े भारी हानि दर्शाते हैं, लेकिन यह अंतर दिखाता है कि वंशों की हानि को प्रजातियों की हानि में बदलने की विधि अंतिम आंकड़े को कैसे प्रभावित करती है।
डेटाबेस में दर्ज प्रविष्टियां भी अलग-अलग चीजें मापती हैं। समीक्षा के समय, पेलियोबायोलॉजी डेटाबेस में 225,000 जीवाश्म संग्रहों और 82,000 प्रकाशनों से 15 लाख से अधिक रिकॉर्ड थे। OneStratigraphy के लाखों नमूने और चट्टानी परतों में उनकी स्थिति एक अलग तरह की जानकारी देते हैं। किसी डेटासेट की उपयोगिता उसके आकार के साथ-साथ उसके अवलोकनों, कवरेज और सटीकता पर निर्भर करती है।
आज के जैव विविधता संकट के लिए इस बहस का मतलब
Cambridge की समीक्षा प्राचीन विलुप्तियों पर चर्चा को मौजूदा हानियों से जोड़ती है। इसमें आज की विलुप्ति दर को पिछले आधे अरब वर्षों में दूसरी सबसे तेज दर तक बताया गया है, जो क्रिटेशियस के अंत में हुए क्षुद्रग्रह प्रभाव के बाद आती है। हालांकि, समीक्षा के अनुसार अब तक विलुप्त हुई प्रजातियों की कुल संख्या सबसे बड़े प्राचीन संकटों की तुलना में अपेक्षाकृत कम है।
दर और कुल हानि समस्या के अलग-अलग पहलुओं को बताते हैं। दर से पता चलता है कि प्रजातियां कितनी तेजी से गायब हो रही हैं। कुल हानि बताती है कि अब तक कितनी विविधता जा चुकी है। प्रजातियों का बड़ा हिस्सा अभी जीवित हो, तब भी तेज दर के कारण तुरंत कदम उठाने की जरूरत हो सकती है।
समीक्षा में "छठी सामूहिक विलुप्ति" के विकल्प के रूप में "शुरुआती एंथ्रोपोसीन सामूहिक विलुप्ति" वाक्यांश सुझाया गया है। शुरुआती का अर्थ है कि यह प्रक्रिया विकसित होना शुरू हुई है। यह शब्दावली समीक्षा के इस निष्कर्ष को व्यक्त करती है कि संकट शुरू हो चुका है और अभी कार्रवाई करके इसे सबसे बड़ी प्राचीन हानियों के पैमाने तक पहुंचने से रोका जा सकता है।
OneStrata चर्चा को एक ठोस वैज्ञानिक काम पर वापस लाता है: जीवों के रहने और गायब होने के समय का इतना सटीक पुनर्निर्माण करना कि बदलाव की रफ्तार समझी जा सके। इसके बताए नतीजे पांच अचानक आई तबाहियों की सरल तस्वीर को चुनौती देते हैं। जीवाश्मों पर हुए व्यापक शोध में पहले से ही अधिक विविध इतिहास सामने आया है, जिसमें घटनाएं रफ्तार, पैमाने और प्रभावित पर्यावरणों के लिहाज से एक-दूसरे से अलग थीं।
मुख्य बातें
- OneStrata को करीब 40 लाख जीवाश्मों पर प्रशिक्षित किया गया और इससे संकेत मिलता है कि बिग फाइव विलुप्तियों में से तीन, जैव विविधता में धीरे-धीरे आई गिरावट थीं।
- यह मॉडल OneStratigraphy का इस्तेमाल करता है, जिसमें दुनिया भर के हजारों स्थलों की चट्टानी परतों में जीवाश्मों की स्थिति दर्ज है।
- 2020 के एक पुनर्निर्माण में करीब 30 करोड़ वर्षों में लगभग 11,000 समुद्री प्रजातियों का पता लगाया गया था और समय का विभेदन करीब 26,000 वर्ष था।
- Cambridge की समीक्षा के अनुसार बिग फाइव शुरुआती ऑर्डोविशियन काल के बाद की सबसे बड़ी घटनाएं हैं, लेकिन वे विलुप्ति की तीव्रता के निरंतर दायरे में आती हैं।
- संरक्षण में कमियां, चुना गया समयमान और गिने गए जैविक समूह, सभी विलुप्ति की रफ्तार और गंभीरता के अनुमानों को प्रभावित करते हैं।
- समीक्षा आज की विलुप्ति दर को असाधारण रूप से तेज बताती है, लेकिन इसका निष्कर्ष है कि कार्रवाई से सबसे बड़े प्राचीन संकटों के पैमाने की हानि अब भी रोकी जा सकती है।
