国际首次！我国科学家揭示显生宙第一次大灭绝事件的面纱

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央广网北京1月29日消息（记者朱敏  钱成  胡凡）据中央广播电视总台中国之声报道，地球漫长的生命期分为隐生宙和显生宙阶段，大约在5.39亿至4.87亿年前，开启了显生宙的第一个纪元“寒武纪”，这次地球生命系统演化史上的伟大创新事件就是“寒武纪生命大爆发”。然而好景不长，在大约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，这次大灭绝事件被称为辛斯克事件。
然而，因为缺乏相对完整的化石证据，有关显生宙第一次大灭绝事件对全球海洋生态系统的真实影响如何，学界并不清楚。中国科学院南京地质古生物研究所等相关团队，在湘西发现寒武纪“花垣生物群”，在国际上首次揭示了此次大灭绝事件的神秘面纱。相关成果于北京时间1月29日发表于国际学术期刊《自然》。显生宙第一次生物大灭绝时期，生物到底经历了什么？
  花垣生物群，位于湖南省湘西土家族苗族自治州花垣县境内，2020年发现以来，目前累计采集到的化石标本超过5万多块。中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎团队接到其中一部分化石标本后，意识到这些化石标本保存好、发掘潜力大，科学价值重大，随即组织队伍开展了持续五年的野外发掘和系统的化石采集工作。在外人看来枯燥又艰苦的野外发掘工作，在中国科学院南京古生物所副所长、研究员赵方臣眼里，却有着拆盲盒的乐趣。
赵方臣表示：“对我们搞地学的来说这种谈不上艰苦，挖化石是非常开心的一件事情。当然，你不知道下一锤会敲出什么东西，这个就相当于开盲盒，然后不断去挖掘，因为我们知道这个地方肯定是有化石的。所以一般野外的时候需要像我们工作经验比较丰富的，打开之后，下一眼就看出是个新的。这种野外的系统性采集，有时候也不能急，要一层一层地去采，而且每天要做好各种记录。野外的工作很重要，是获得化石证据最直接的手段。”

开展花垣生物群化石发掘的中国科学院南京古生物所野外科考队

研究团队发现花垣生物群所属时代属于辛斯克灭绝事件之后的寒武纪第四期，价值非凡。团队果然打开了“盲盒”中多个“隐藏款”：他们从早期阶段采集的8681件动物化石个体中识别出了153个动物物种，其中59%代表了新物种。花垣生物群既保存了包括奇虾类在内的完整动物个体，又保存了柱头虫等多种全身软体的动物，同时展现出高保真度的软躯体生物学结构，比如肠道、消化腺等组成的消化系统，视神经、腹神经索在内的神经组织，以鳃为代表的呼吸器官等。通常而言，相比于具有骨骼和外壳的动物，软躯体动物的化石很难被保存。那么，这些化石为什么能被这么清晰保存下来？
朱茂炎介绍：“一个基本的共同特点，就是这些化石都保存在细颗粒的快速沉积物里，它沉积过程非常快，对外界的隔离程度比较大，由于整个海底又比较缺氧，没有生物的扰动和捕食，所以生物一旦被快速沉积物裹进去，它的降解就会减慢，所以保存的机会就比正常环境要大很多。”

花垣生物群代表性软躯体动物化石：从左至右、从上至下依次为开腔骨、海绵、栉水母、蠕虫、奇虾类、娜罗虫、爬胃虫、被囊动物、分类不明囊状动物
花垣生物群展现了一个具有复杂生态系统的深水动物群落，这些生物在寒武纪时期生活在外大陆架深水环境。中国科学院南京古生物所澄江站站长、副研究员曾晗表示，作为地球上最早的巨型动物和顶级捕食者，多样的奇虾类动物在花垣生物群中的发现，表明存在一个具有复杂捕食关系的食物网。
曾晗表示：“我们在花垣生物群寒武纪的深水动物群落中，实际上能够明显发现浮游和游泳的动物占比比较高，这种特征实际上和我们现代海洋中的深水动物群落相似。同时，我们又发现了目前已知最早的，而且是高度多样的，类似于樽海鞘的这种浮游的被囊动物。在现代海洋中，樽海鞘实际上在海洋的生物碳泵中发挥了很重要的作用，它可以将海洋中悬浮的这些有机碳转化成更大的粪球粒，加速了海洋的有机碳埋藏，对全球的碳循环发挥了重要作用。表明寒武纪的时候已经出现了类似于现代海洋的生物碳泵机制，对了解寒武纪时期全球碳循环具有重要的启示意义。    ”

花垣生物群生态复原图（杨定华绘制）

花垣生物群大量的深水动物群落的发现也表明，辛斯克灭绝事件对浅水软躯体生物群造成了重大影响，而对深水生物群的影响有限。
朱茂炎介绍：“浅海的生物群一般情况下都是多样性的，与现代海洋一样，多样性最高的地方都在浅海上或者生物礁的这些生物，它的运动能力强，消耗氧的能力比较多，营养要求也比较高。所以一旦生态危机发生以后，特别是缺氧、营养贫乏，对这些浅海生物群的破坏非常明显。但是对深海来说，它本身含氧量比较低，营养也比较弱，它的生态承受压力能力比较强。一旦生态危机来了以后，深海生物群承受生态压力的能力比浅海生物群好很多。”
此外，花垣生物群中还意想不到地产出了一些寒武纪中期远在北美的布尔吉斯页岩生物群中的代表性分子。曾晗表示，在寒武纪时期，华南板块与北美劳伦大陆被泛大洋分开，距离超过半个地球，这些运动能力、生态类型、生活史等不同的动物在花垣生物群中的存在，表明该时期寒武纪海洋动物存在长距离跨洋扩散的机制。
曾晗说：“我们在花垣生物群中发现各种各样不同运动能力、不同生活史、不同生态类型的动物，它们实际上都实现了长距离的跨洋扩散。这就说明在寒武纪时期，像动物这些幼虫也是随洋流进行扩散的一种机制。”
总的来说，研究团队基于花垣生物群的发现，填补了寒武纪生命大爆发之后关键时段全球顶级软躯体化石群缺失的空白，揭示了显生宙第一次生物大灭绝事件前后全球海洋生态系统的转变，同时表明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。曾晗表示，这些发现对于我们理解现代生态系统变化具有重要意义。
曾晗介绍：“从小的方面来说，现代动物界里，实际上绝大多数动物也是软体的，那么在寒武纪发现的这些早期动物，它们的软躯体结构为我们解答现代动物门类的起源和早期演化具有重要意义。往大的方面说，因为常规的化石记录很难保存软躯体结构，只有发现像这样的软躯体的特异埋藏化学群，才真正能够很好地真实反映当时整个生态系统、整个动物群落的面貌。”
研究团队指出，受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。朱茂炎认为，揭示显生宙第一次生物大灭绝的过程和机制对科学认识生物多样性演化具有重要科学意义。
朱茂炎表示：“这次大灭绝我们主要是揭示了一个重要现象，就是在浅海的海洋生态系统发生了明显的重大生态重创，但是在深海的一些生态系统的影响并没有想象那么大，相对于后面的五次大灭绝。每一次大灭绝的过程都不太一样，但是揭示这次大灭绝过程以后，会对每一次大灭绝重新认识。我们人类现在活动对地球生态系统造成了显著的影响，生态危机频频，我们可以从地球历史上大灭绝的过程科学认知，这样的话我们就能知道不同生态危机是什么原因形成的，它的影响程度在哪里，在哪些地方受到影响，这些都给我们带来了一些很好的启示。”