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中国发现5.12亿年前花垣生物群改写地球生物大灭绝事件历史

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简介

　　中新网北京1月29日电 (记者孙自法)如何认识地球历史上发生过的生物大灭绝事件？最新在中国湖南省花垣县发现的地质年代约5.12亿年前的寒武纪软躯体特异埋藏化石群——花垣生物群给出了不同的答案。

　　中国科学家通过对花垣生物群持续开展5年研究，以丰富化石证据，揭开了在“五次大灭绝”之前的距今约5.13亿年、打断寒武纪生命大爆发过程的显生宙第一次生物大灭绝事件(也称辛斯克事件)的神秘面纱。

中国科学院南京古生物所朱茂炎院士、曾晗副研究员、赵方臣研究员(由远及近)在实验室研讨交流。中新网记者孙自法摄

　　有关这一未被学界关注的生物大灭绝事件的重要研究成果，由中国科学院南京地质古生物研究所(南京古生物所)朱茂炎院士团队联合湖南省博物馆等机构的合作者共同完成，相关论文北京时间1月29日凌晨在国际学术期刊《自然》上线发表。

　　辛斯克事件为何被忽视

　　研究团队介绍说，地球上的生命在40亿‒38亿年前起源，经历30多亿年漫长的隐生宙阶段，最终在约5.39亿年前后，迎来显生宙第一纪寒武纪，开启了地球-生命系统演化史上的伟大创新事件——寒武纪生命大爆发，推动全球海洋生态系统由微生物主导的隐生宙系统向动物主导的显生宙系统转变。

　　在约5.13亿年前，寒武纪生命大爆发被显生宙第一次生物大灭绝事件打断，其生物灭绝规模与“五次大灭绝”的规模相当，属一级的生物灭绝率达到41%-49%。

研究团队对显生宙第一次生物大灭绝事件进行科普解读的相关示意图。中国科学院南京古生物所供图

　　不过，辛斯克事件自20世纪80年代提出以来，证据主要局限于浅海生态系统中的生物礁和具骨骼和外壳的常规壳相化石，不能反映海洋动物群落的完整面貌，并缺少能够相对完整记录海洋动物群落面貌的软躯体特异埋藏化石群。另外，由于寒武纪海洋生物多样性的规模无法与之后年代相比，因此，作为显生宙第一次生物大灭绝，辛斯克事件没有像之后发生的“五次大灭绝”事件那样受到普遍关注和研究，其对全球海洋生态系统的真实影响如何，此前也不清楚。

　　如何发现花垣生物群

　　花垣生物群地处湘西花垣县境内，化石主采坑位于花垣县石栏镇磨子村仁枯坡。2020年，磨子村村委会组织修建机耕道，露出由泥页岩为特征的寒武纪地层剖面，为花垣生物群的化石发现埋下伏笔。

　　同年，湖南省博物馆刘琦馆员在磨子村的仁枯坡采集到首批用于科学研究的化石标本，并联系朱茂炎院士团队进行全面深入研究。

　　研究团队意识到这些化石标本保存好、发掘潜力大，尤其是其时代属于辛斯克事件之后的寒武纪第四期，科学价值重大，随即在化石点组织开展持续5年的野外发掘和系统的化石采集工作，以及系统的数据统计分析研究。

　　花垣生物群化石主要产出于深约12米、长约30米、宽8米的仁枯坡采坑，目前累计采集到的化石标本超过5万块。

　　研究团队从花垣生物群早期阶段采集的8681件动物化石个体中已识别出153个动物物种，其中59%代表了新物种。同时，花垣生物群展现出很高的门类多样性，涵盖非两侧对称动物中的16个门一级动物类群。

　　揭示五方面科学意义

　　中国科学院南京古生物所曾晗副研究员表示，最新发表的研究，主要揭示出花垣生物群五方面科学意义：化石数量丰富、多样性高、保存精美；展现出一个具有复杂生态系统的深水动物群落；反映显生宙第一次大灭绝事件在浅水和深水环境的差异性影响；表明显生宙第一次大灭绝事件之后海洋动物发生了长距离的跨洋扩散；大数据比较分析揭示显生宙第一次大灭绝事件前后全球海洋动物群落面貌发生了重大转折。

花垣生物群生态复原图(上图)杨定华绘制；花垣生物群部分化石展示。中新网记者孙自法摄

　　其中，作为寒武纪时期生活在外大陆架深水环境的生物群，花垣生物群中的生物生活方式多样，存在一个具有复杂捕食关系的食物网。

　　作为寒武纪软躯体生物群中少见的深水生物群，花垣生物群研究揭示，辛斯克事件对浅水生物群造成重大影响，而对深水生物群的影响有限，这与辛斯克事件中浅海大范围缺氧的环境背景相呼应。

　　花垣生物群中产出寒武纪中期远在北美的布尔吉斯页岩生物群中的多种代表性分子，表明寒武纪海洋动物存在长距离跨洋扩散的机制。

　　研究团队对包括花垣生物群在内的45个寒武纪布尔吉斯页岩型软躯体化石群开展大数据分析，分析揭示出辛斯克事件前后全球生物群的组成存在明显差异，表明寒武纪演化生物群在辛斯克事件中发生了重大转变。

　　此外，花垣生物群与布尔吉斯页岩生物群之间存在较紧密联系，暗示二者均生活的外大陆架深水环境，在灭绝事件前后扮演了生物避难所、演化创新起源地的重要角色。

　　未来加大发掘研究力度

　　中国科学院南京古生物所赵方臣研究员认为，花垣生物群的发现和研究成果，不仅填补了辛斯克事件之后寒武纪第四期顶级软躯体化石群缺失的空白，而且为科学认识显生宙第一次大灭绝事件的规模和影响提供了宝贵证据。

　　在国际特异埋藏化石群研究专家罗伯特·盖恩斯(Robert R. Gaines)教授看来，花垣生物群是全球顶级寒武纪特异埋藏化石群，不仅可为解析动物门类的起源和早期演化增加新的化石材料，还将为探索显生宙第一次大灭绝事件前后寒武纪演化生物群的灾难与复苏、演化创新和全球扩散等问题，以及该大灭绝的幕后原因提供关键的科学依据。

　　朱茂炎院士指出，考虑到全球环境变化和人类活动的影响，当今地球可能正在发生“第六次生物大灭绝”事件，花垣生物群研究所揭示的显生宙第一次生物大灭绝的过程和机制，对科学认识地球生物多样性演化具有重要意义和深远影响，未来要加大花垣生物群的发掘研究力度。(完)

【编辑:田博川】

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