5亿多年前,几乎现在地球上所有动物的祖先,在海洋中突然出现,这一生命史上的伟大事件,被称为寒武纪生命大爆发。但是很快,一次名为“辛斯克事件”的生物大灭绝导致无数早期物种灭绝。长期以来,科学家对这场灾难的认知只是冰山一角,因为占据海洋生物多样性大半壁江山的软体动物很难保存。2021年湖南花垣县一处寒武纪软躯体化石群被发现后,我国科研团队对其开展了历时五年的野外化石发掘工作,并将其命名为花垣生物群。五年来,围绕花垣生物群化石,科研人员不断有新发现,为揭开5亿多年前第一次生物大灭绝的神秘面纱提供了关键证据。相关研究成果近日在国际学术期刊《自然》发表。
辛斯克事件发生在大约5.13亿年前。当时,地球刚从微生物主导的隐生宙阶段,迈向动物主导的显生宙阶段,而辛斯克事件就是显生宙的第一场生物大灭绝。受全球大范围缺氧等因素的影响,浅海生物大量消亡。幸运的是,深水环境为很多生物提供了“避难所”,它们在这里继续传递着生命演化的“接力棒”,深水环境也成为生命演化创新和全球扩散的发源地。
花垣生物群的化石主要产出于深约12米、长约30米、宽8米的采坑内,目前已累计采集化石标本超过5万块,科研团队已经分类鉴定出153个动物物种,其中59%为新物种,涵盖了16个动物门类。这些化石数量丰富、多样性高、保存精美,十分难得地保存了许多全身柔软的软躯体动物,能清晰地看到它们的肠道、鳃,甚至是神经组织。
这些化石就像“时空的钥匙”,让科学家得以开启这个尘封的世界:地球上最早的巨型动物和顶级捕食者、体长可达2米的顶级掠食者奇虾,挥舞着巨大的前肢,刺穿猎物的身体;樽海鞘等浮游动物滤食漂浮在海洋中的有机质颗粒,共同组成了一个复杂的食物网。
当时的一些物种甚至还会“跨洋旅行”。科研人员发现,花垣生物群中的马尔虫、头盔虫等物种竟然和加拿大布尔吉斯页岩生物群“撞款”了。它们可能是在幼虫时期借助洋流,跨越大半个地球到达现在的北美。
据了解,花垣生物群单一采坑的物种多样性,超过了中国的澄江动物群、加拿大布尔吉斯页岩生物群等经典采坑产出的物种数。
△花垣生物群生态复原想象图
专家访谈
5亿年前的生物大灭绝藏着什么秘密?
日前,记者就相关问题采访了中国科学院院士、中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎。
Q:花垣生物群是怎么发现的?它有何价值?
A:花垣生物群发现于湖南省湘西土家族苗族自治州花垣县境内。2021年收到化石标本线索,历经持续五年的野外发掘,采集5万多块化石标本。花垣生物群的独特之处在于它的时代紧随辛斯克大灭绝事件之后,为研究其对地球生命系统的影响提供了宝贵证据。
Q:花垣生物群反映了辛斯克大灭绝事件对浅水和深水环境的影响不同,具体有什么体现?
A:通过研究,我们发现花垣生物群是一个在外大陆架深水环境的生物群,这在同时期的软躯体生物群中极为少见。此前,我国科研人员已在辛斯克大灭绝事件前后分别发现了位于云南的澄江动物群和关山生物群,但二者均处于浅水环境。通过对比分析,我们发现,浅水环境的软躯体生物群中,许多物种在大灭绝后消失不见。然而,在花垣生物群所处的深水环境中,一些代表性物种如纳罗虫、原始管虫等,却从灭绝事件之前延续到灭绝之后。
Q:常见的化石大多是“硬骨头”,软组织很难保存,这些软躯体化石是怎么经过数亿年保存下来的?
A:花垣生物群属于软躯体特异埋藏化石群,为复原早期动物身体结构提供了宝贵证据。特异埋藏化石群大部分都是快速埋藏,保存在细颗粒的沉积物里,隔绝氧气的能力强,因此生物死后的降解减缓,就像“水泥封浆”一样被“封存”于岩层之中。
Q:研究这类远古时期的大灭绝,对我们有什么现实意义?
A:地球生命史上的每一次灭绝事件,都标志着生物多样性的巨大损失和生态系统的重大转变。研究地球历史上的这些灾难事件,不仅能揭示生物多样性的演化规律,也为我们科学审视当今人类活动可能引发的生态变化提供重要参考。
华商报综合自央视新闻、新华网
编辑 |姜金梓、高菲
责编| 韩 雪
主编| 方 韵