中国地质大学研究生院(中国地质大学研究生院武汉)




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保存完好的化石组合(lagerstätten)为深入研究进化创新提供了至关重要的见解。

2023年2月9日,中国地质大学宋海军团队在Science在线发表题为“A Mesozoic fossil lagerstätte from 250.8 million years ago shows a modern-type marine ecosystem”的研究论文,该研究表明来自2.508亿年前的中生代化石lagerstätte揭示了现代类型的海洋生态系统。

该研究报道了一个保存异常完好的早三叠世化石组合,贵阳生物群。高精度铀铅测年结果表明,贵阳生物群的年龄为2500.83±0.07/ -0.06万年。这距离严重的二叠纪-三叠纪大灭绝只有108±0.08万年,因此这个组合是迄今为止发现的已知最古老的中生代lagerstätte。贵阳生物群至少包括12纲19目,包括丰富的鱼类区系和蛙类,揭示了一个营养复杂的海洋生态系统。因此,这一组合表明了二叠纪-三叠纪大灭绝后现代海洋生态系统的迅速崛起。

海洋生物可分为三大进化动物群:(i)以三叶虫为主的寒武纪进化动物群;(ii)以腕足动物为主的古生代进化动物群;(iii)以软体动物为主的现代进化动物群,它们仍然在今天的海洋中茁壮成长。现代进化动物群的崛起发生在二叠纪-三叠纪大灭绝(PTME)之后,也被称为“大灭绝”。在二叠纪-三叠纪边界附近~ 2.519亿年前(Ma),消灭了>80%的海洋物种。随后的恢复是一个主要的进化变化时期,在此期间,不仅出现了现代海洋生态系统,而且开始了三叠纪革命。然而,由于许多海洋类群的早三叠纪化石记录相对稀缺,特别是缺乏保存完好的化石组合,现代海洋生态系统兴起的时间和过程仍然知之甚少。

在PTME之后,早三叠世海相化石群落被认为是退化的,多样性差,以丰富和世界性的灾难或机会类群为主。有人提出了一种缓慢的营养阶梯式恢复模式,即从底层初级生产者到顶层捕食者,但这种模式存在很大争议。复杂的海洋生态系统的完全重建被认为是在PTME后约1000万年(Myr)才发生的,以罗平生物群为代表。然而,最近发现的化石,如美国西部的Spathian Paris生物群(PTME后~3 Myr)和中国南方的Spathian巢湖生物群(PTME后~4 Myr),表明早三叠世晚期出现了多样化和营养复杂的海洋生态系统。尽管有这些早三叠世晚期生物,但在PTME之后仍然存在3-Myr的空白。这一差距可能是周期性环境压力的结果,包括高海洋表面温度、海洋酸化事件以及缺氧或缺氧事件,主要发生在二叠纪-三叠纪过渡时期,晚Dienerian和晚Smithian。或者,它也可能是由保存和抽样偏差造成的,这在以前的许多工作中经常被忽视。

贵阳生物群的无脊椎动物(图源自Science)

在该研究中,贵阳生物群表明,现代海洋生态系统的一些重要类群,如十足节肢动物和放线鳍类鱼类,在PTME后经历了比以前认为的更快的多样化。保存和采样偏差已经影响了人们目前对PTME后恢复的理解,这份来自更接近这一事件的复杂生物群的报告迫使重新思考对这一恢复的解释。贵阳生物群表明,较高的营养水平要么没有被PTME完全消除,要么在种间竞争等生物相互作用的推动下迅速恢复。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf1622

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