左圖：美國(guó)泥盆紀(jì)腕足類化石。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。（受訪者供圖）。
湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 張歆 通訊員 王俊芳
9月13日，記者從中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）獲悉，該校陳中強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)通過古生態(tài)模擬分析發(fā)現(xiàn)，2.52億年前雙殼類與腕足類動(dòng)物進(jìn)化不存在顯著的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，對(duì)古生物學(xué)教科書上最為典型的生物取代案例的驅(qū)動(dòng)力假說提出質(zhì)疑。
海洋里的腕足類動(dòng)物，例如海豆芽、酸漿貝；雙殼類動(dòng)物，例如蛤蜊、扇貝，都由兩瓣殼組成，腕足類的兩瓣殼大小不一致，雙殼類兩瓣殼大小一致，兩者形態(tài)相似，生態(tài)位置重疊。在2.52億年前（即二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交）的生物大滅絕之前，腕足類在海洋生物群落中占據(jù)絕對(duì)的統(tǒng)治地位。大滅絕發(fā)生后，雙殼類崛起，兩者在海洋生物群落中的地位對(duì)調(diào)。
陳中強(qiáng)介紹，大多數(shù)腕足類動(dòng)物和雙殼類動(dòng)物都棲息在海底，找到合適的位置后，便固定住，不再移動(dòng)，兩者很少同時(shí)出現(xiàn)在一片海底。因此，科學(xué)家推測(cè)，兩者存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，它們爭(zhēng)搶海底地盤，贏者繁衍生息，敗者黯然退場(chǎng)。也有觀點(diǎn)認(rèn)為，生物大滅絕期間的環(huán)境變化才是兩者地位發(fā)生轉(zhuǎn)變的原因。
為了解決這一爭(zhēng)論，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）陳中強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)與英國(guó)布里斯托大學(xué)邁克·本頓教授團(tuán)隊(duì)合作，利用高性能計(jì)算機(jī)，對(duì)5億年來的近33萬條關(guān)于腕足動(dòng)物和雙殼動(dòng)物化石記錄進(jìn)行了厘定和修正，計(jì)算出這兩類生物在長(zhǎng)時(shí)間尺度下的新生與滅絕速率，結(jié)果表明兩者在侏羅紀(jì)之前具有相似的演化趨勢(shì)。
“如果說兩者存在競(jìng)爭(zhēng)，新生率和滅絕率應(yīng)該是此消彼長(zhǎng)的。”陳中強(qiáng)解釋道，生態(tài)模擬分析證明，兩者新生率和滅絕率差不多，這就排除了兩者的競(jìng)爭(zhēng)，相反可能受相同的外部環(huán)境變化的影響。
那到底具體是什么原因?qū)е铝藘烧呓y(tǒng)治地位的轉(zhuǎn)換？研究團(tuán)隊(duì)將二疊紀(jì)-三疊紀(jì)時(shí)期的海平面升降、海水含氧量、海水溫度、大陸地塊變化等環(huán)境因子納入綜合模擬分析，發(fā)現(xiàn)海水溫度變化是導(dǎo)致兩類生物多樣性演化率分異的重要原因。
陳中強(qiáng)介紹，生物大滅絕期間，由于大規(guī)模的火山作用，海水溫度急劇升高約8℃-10℃。大滅絕后海洋維持高溫狀態(tài)，延續(xù)近500萬年。期間，赤道附近海洋表面溫度最高可達(dá)40℃。溫度上升后，海洋生物需要加快呼吸來獲得氧氣，許多雙殼類動(dòng)物介殼發(fā)育微細(xì)孔隙，“呼吸”相對(duì)比較順暢，腕足類則缺少此類微細(xì)孔，無奈“窒息而亡”。因此，2.52億年前的大滅絕事件對(duì)腕足類動(dòng)物打擊非常嚴(yán)重，相反，雙殼類受此影響不大，導(dǎo)致腕足類-雙殼類統(tǒng)治地位的轉(zhuǎn)換。大滅絕后海洋的高溫狀態(tài)進(jìn)一步加劇了這一轉(zhuǎn)換過程。
相關(guān)成果已發(fā)表在國(guó)際著名期刊《自然·通訊》上，第一作者為中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的博士生郭鎮(zhèn)，陳中強(qiáng)教授與邁克·本頓教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家留學(xué)基金委、英國(guó)自然環(huán)境研究理事會(huì)的共同資助。
鏈接：腕足類動(dòng)物為何喪失海底家園 湖北日?qǐng)?bào)數(shù)字報(bào) (hubeidaily.net)
（原載于《湖北日?qǐng)?bào)》2023年9月14日）
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