遠(yuǎn)古發(fā)現(xiàn)丨科學(xué)家揭秘2.52億年前的海洋生物“統(tǒng)治之爭(zhēng)”

約2.52億年前，地球上發(fā)生了一次最大規(guī)模的生命滅絕事件，此后海洋中古生代類(lèi)型的生物被現(xiàn)代型生物所取代，其中雙殼類(lèi)貝殼動(dòng)物取代腕足類(lèi)，全面接管了海洋生物群落。

這兩類(lèi)生物的“統(tǒng)治之爭(zhēng)”緣何發(fā)生？中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）陳中強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外合作者，利用高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行古生態(tài)模擬分析，發(fā)現(xiàn)大滅絕事件與環(huán)境因素是導(dǎo)致這兩類(lèi)生物在海洋生物群落的統(tǒng)治地位上發(fā)生取代的根本原因，相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。

“化石記錄顯示，腕足類(lèi)是古生代海洋中最常見(jiàn)的底棲生物，無(wú)處不在，雙殼類(lèi)在古生代海洋中則為邊緣成員。大滅絕之后，兩者的地位發(fā)生了對(duì)調(diào)。更為神奇的是，這兩類(lèi)生物的取代事件與大滅絕同時(shí)，似乎發(fā)生在‘一夜之間’?！标愔袕?qiáng)說(shuō)，早在一個(gè)多世紀(jì)前科學(xué)家就關(guān)注此現(xiàn)象，但關(guān)于生物取代的驅(qū)動(dòng)力一直懸而未決。（記者李偉、熊翔鶴）

近5億年來(lái)腕足類(lèi)與雙殼類(lèi)的多樣性變化。大滅絕前腕足類(lèi)的多樣性遠(yuǎn)高于雙殼類(lèi)，大滅絕后則相反。（陳中強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)供圖）

研究團(tuán)隊(duì)利用高性能計(jì)算機(jī)，對(duì)近5億年來(lái)的近33萬(wàn)條化石記錄進(jìn)行了貝葉斯模擬分析，計(jì)算出這兩類(lèi)生物的長(zhǎng)時(shí)間尺度的新生與滅絕速率。結(jié)果表明，兩者在侏羅紀(jì)之前具有彼此相似的多樣性速率演化趨勢(shì)，證明兩者均受到主要環(huán)境事件的影響。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還利用多變量生滅模型，模擬不同生物與非生物因素對(duì)兩者多樣性演化速率的相關(guān)程度，發(fā)現(xiàn)大滅絕后整個(gè)海洋生物多樣性的銳減促進(jìn)了兩者新生率上升，而雙殼類(lèi)與腕足類(lèi)并不存在顯著的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。值得注意的是，在轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵時(shí)期，即大滅絕后，急劇升高的海水溫度限制了腕足動(dòng)物的生存與復(fù)蘇，但雙殼類(lèi)沒(méi)有受到影響。

研究結(jié)果表明，2.52億年前的大滅絕事件對(duì)腕足類(lèi)造成了災(zāi)難性打擊，從而導(dǎo)致兩類(lèi)動(dòng)物多樣性的轉(zhuǎn)換；雙殼與腕足對(duì)外界環(huán)境耐受程度上的差異進(jìn)一步加速了這一轉(zhuǎn)變的發(fā)生。

“此研究強(qiáng)調(diào)了環(huán)境因素對(duì)生物宏演化歷史的塑造作用，面對(duì)如今全球快速變化的氣候環(huán)境，如何進(jìn)行生物保護(hù)，避免腕足類(lèi)悲劇的發(fā)生是迫切需要考慮的問(wèn)題。”文章第一作者郭鎮(zhèn)說(shuō)。