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史上最大生物大滅絕后的新世界見證者:貴陽生物群

史上最大生物大滅絕后的新世界見證者:貴陽生物群

來源:中國日報網(wǎng) 2023-02-21 15:22
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近日,記者從中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)獲悉,由該校宋海軍教授團(tuán)隊主導(dǎo),多個國內(nèi)和國際科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合研究成果《中生代一個新的特異埋藏化石庫——貴陽生物群,揭示現(xiàn)代類型海洋生態(tài)系統(tǒng)》在《Science》(《科學(xué)》)雜志發(fā)表。

貴陽生物群發(fā)現(xiàn)于我國貴州省貴陽市及其周邊,埋藏時期距今2.508億年,是目前全球中生代最古老的一個特異埋藏化石庫,距離地球歷史上最大的一次生物大滅絕事件:二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交生物大滅絕僅過去了約1百萬年的時間。該重大發(fā)現(xiàn)為我們理解最大規(guī)模滅絕之后的生命恢復(fù)速度和模式提供了新的認(rèn)識。

在漫長的生命演化歷史中,古生物學(xué)家將顯生宙(約5.4億年前至今)的海洋生物分為三大演化類群,分別是以三葉蟲為主導(dǎo)的寒武紀(jì)演化生物群;以固著生物如腕足動物,四射珊瑚為主的古生代演化生物群;以及以軟體動物,魚類等移動型生物為主的現(xiàn)代演化生物群。如今我們餐桌上常見的海鮮基本都屬于現(xiàn)代演化生物群。從古生代演化生物群轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代演化生物群就發(fā)生在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交生物大滅絕前后。但是由于化石記錄的不完備性,我們對于這次轉(zhuǎn)變的過程和機(jī)制認(rèn)識尚淺。

顯生宙三大演化類群和五次大滅絕

顯生宙一共發(fā)生過五次生物大滅絕事件,其中二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交生物大滅絕事件是最為嚴(yán)重的一次。這次生物大滅絕不僅造成了超過80%海洋生物物種滅絕,同時還促使海洋生態(tài)系統(tǒng)從古生代類型向現(xiàn)代類型轉(zhuǎn)變,并伴隨著現(xiàn)代類型海洋中多個主要類群的起源或者多樣化,如輻鰭魚類、十足目。在大滅絕之后的早三疊世(2.519–2.476億年前),海洋環(huán)境異常惡劣,出現(xiàn)多次缺氧、酸化事件;全球氣候異常,出現(xiàn)極端高溫現(xiàn)象,赤道地區(qū)年均溫度可能超過35℃。因此,在這樣異常的氣候和環(huán)境條件下,生物復(fù)蘇通常被認(rèn)為非常緩慢,這一觀點(diǎn)得到了大部分早三疊世海洋化石記錄的證實(shí)。當(dāng)時的海洋生物通常以低多樣性和高豐度,且個體較小的機(jī)會種或者災(zāi)難種為主。前人認(rèn)為,生態(tài)系統(tǒng)復(fù)蘇是從初級消費(fèi)者到頂級捕食者逐級緩慢完善的一個過程,完整的海洋生態(tài)系統(tǒng)直到中三疊世(大滅絕后約8百萬年)才出現(xiàn)。但是,這一觀點(diǎn)仍有爭議。

為了揭示二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交這一特殊且重要時期生物與環(huán)境協(xié)同演化關(guān)系,宋海軍教授領(lǐng)導(dǎo)的三疊紀(jì)地球生物學(xué)團(tuán)隊在我國華南多省長期堅持開展了近15年的野外工作,并取得了一系列重要研究成果,如揭示了二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交生物的滅絕模式。而這次貴陽生物群這一重要發(fā)現(xiàn)可以追溯到2015年春天的一次野外踏勘工作。當(dāng)時宋海軍教授帶隊在貴陽附近進(jìn)行野外踏勘工作,尋找早三疊世海洋生物化石。其指導(dǎo)的學(xué)生代旭在一塊黑色頁巖發(fā)現(xiàn)了一枚非常奇特的化石碎片(圖1),后來經(jīng)鑒定為龍蝦化石碎片。而這樣的化石在早三疊世海相地層中是非常罕見的,因?yàn)橥ǔN覀儼l(fā)現(xiàn)的都是一些以異常富集且物種單一雙殼類化石為主。因此這一枚龍蝦化石碎片的發(fā)現(xiàn)引起了團(tuán)隊的重點(diǎn)關(guān)注。之后,由代旭博士等人帶隊從2015年至2022年每年都在該地區(qū)開展野外工作,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大量多門類化石,由此便開始揭開了貴陽生物群的冰山一角。

貴陽生物群中發(fā)現(xiàn)的第一枚化石,龍蝦碎片(拍攝:代旭)

化石采集(拍攝:代旭)

用來確定地層時代的菊石(拍攝:代旭)

用來確定地層的牙形石化石(拍攝:白若雨)

貴陽生物群結(jié)核中精美保存的魚化石(拍攝:代旭)

腔棘魚化石(拍攝:代旭、袁志偉)

 

有孔蟲、海綿骨針、放射蟲(拍攝:代旭、劉雨婷)

截至目前,貴陽生物群中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了包括硬骨魚、軟骨魚、牙形動物、海綿動物、雙殼、菊石、腹足、蝦類、原蟹、放射蟲、有孔蟲等十幾個大類,總計達(dá)40種不同的生物。從生態(tài)上看,貴陽生物群的營養(yǎng)金字塔已經(jīng)很完整,從大到近1米長的頂級捕食者腔棘魚,到小到100微米左右的初級消費(fèi)者有孔蟲,各個營養(yǎng)級均有代表。此外還有發(fā)現(xiàn)有大量糞便化石,表明當(dāng)時的食物網(wǎng)已經(jīng)較為復(fù)雜,生態(tài)結(jié)構(gòu)已經(jīng)很完善。

三疊紀(jì)生物群多樣性和物種組成對比

貴陽生物群生態(tài)復(fù)原圖(楊定華繪)

貴陽生物群中大量出現(xiàn)了魚類和蝦類化石,其中一些蝦類,如龍蝦,是目前已知的最老化石記錄。這兩個主要類別是現(xiàn)代海洋中最為豐富和重要的類群,同時這兩大類在中生代海洋革命中作為捕食者扮演重要的角色。因此貴陽生物群的發(fā)現(xiàn)表明現(xiàn)代類型的海洋生態(tài)系統(tǒng)在大滅絕之后約1百萬年的時間內(nèi)就已經(jīng)初具雛形,并且指示中生代海洋革命的時間可能也比以往的認(rèn)識更為提前。

貴陽生物群對理解早三疊世生物古地理也提供了新認(rèn)識。早三疊世是一個異常高溫的時期,高溫迫使陸地上的四足動物向兩極遷移,同時期海洋中也存在一個赤道地區(qū)魚類化石記錄的空缺。貴州省在早三疊世位于古赤道地區(qū),因此貴陽生物群中大量的魚類化石表明當(dāng)時赤道地區(qū)的溫度在魚類的耐受限度之內(nèi),這會讓我們重新認(rèn)識當(dāng)時的古氣候狀況、生物生理耐受性,以及極端氣候條件下生物與環(huán)境之間的相同演化關(guān)系。

(中國日報湖北記者站 周荔華 劉坤)

【責(zé)任編輯:舒靚】
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