左圖：美國(guó)泥盆紀(jì)腕足類(lèi)化石。圖片源自Daderot（Wikimedia Commons）。右圖：西澳大利亞貝殼灘（shell beach）的現(xiàn)代雙殼類(lèi)，陳中強(qiáng)/攝
本報(bào)訊（記者溫才妃 通訊員王俊芳）近日，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授陳中強(qiáng)團(tuán)隊(duì)與英國(guó)布里斯托大學(xué)教授邁克·本頓團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)古生物大數(shù)據(jù)進(jìn)行古生態(tài)模擬分析，結(jié)果表明腕足類(lèi)與雙殼類(lèi)動(dòng)物在宏演化尺度上不存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，2.52億年前的大滅絕事件與環(huán)境因素才是導(dǎo)致二者統(tǒng)治角色轉(zhuǎn)換的根本原因。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-通訊》。
2.52億年前的二疊紀(jì)末期發(fā)生了最大的地球生命滅絕事件，即海洋中古生代類(lèi)型的生物被現(xiàn)代型生物所取代。其中，海洋中兩類(lèi)貝殼動(dòng)物腕足-雙殼的取代關(guān)系是古生物學(xué)教科書(shū)上最典型的生物取代案例之一。在三疊紀(jì)以前的海洋里，腕足類(lèi)動(dòng)物是海洋中最常見(jiàn)的底棲生物，比雙殼類(lèi)繁盛得多；但在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交生物大滅絕后，雙殼類(lèi)迎頭趕上并超越腕足動(dòng)物，遍布全球海洋的每個(gè)角落。近兩個(gè)世紀(jì)前，古生物學(xué)家開(kāi)始探討導(dǎo)致本次生物取代的驅(qū)動(dòng)力，但該問(wèn)題一直懸而未決。
腕足類(lèi)和雙殼類(lèi)動(dòng)物具有相似的形態(tài)以及生態(tài)位置的重疊，自19世紀(jì)60年代起，人們假設(shè)兩者是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，具有生理優(yōu)勢(shì)的雙殼類(lèi)逐步取代了古生代處于劣勢(shì)的腕足類(lèi)。也有不同觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為兩者不存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，而是二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交大滅絕事件導(dǎo)致了這次轉(zhuǎn)換。
為解決這一爭(zhēng)論，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)5億年來(lái)近33萬(wàn)條關(guān)于腕足動(dòng)物和雙殼動(dòng)物的化石記錄進(jìn)行了厘定和修正，用貝葉斯生態(tài)模擬的分析方法，計(jì)算出這兩類(lèi)生物長(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。
研究團(tuán)隊(duì)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影響，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)有受此影響。
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。
“此項(xiàng)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)悲劇再度發(fā)生是需要考慮的問(wèn)題?！标愔袕?qiáng)說(shuō)。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41467-023-41358-8
鏈接：科學(xué)網(wǎng)—海洋生物“霸主”易位之謎獲揭示 (sciencenet.cn)
（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》2023年9月15日)
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