左圖：美國泥盆紀腕足類化石。圖片源自Daderot（Wikimedia Commons）。右圖：西澳大利亞貝殼灘（shell beach）的現代雙殼類，陳中強/攝
本報訊（記者溫才妃 通訊員王俊芳）近日，中國地質大學（武漢）教授陳中強團隊與英國布里斯托大學教授邁克·本頓團隊合作，通過古生物大數據進行古生態模擬分析，結果表明腕足類與雙殼類動物在宏演化尺度上不存在競爭關系，2.52億年前的大滅絕事件與環境因素才是導致二者統治角色轉換的根本原因。相關成果近日發表于《自然-通訊》。
2.52億年前的二疊紀末期發生了最大的地球生命滅絕事件，即海洋中古生代類型的生物被現代型生物所取代。其中，海洋中兩類貝殼動物腕足-雙殼的取代關系是古生物學教科書上最典型的生物取代案例之一。在三疊紀以前的海洋里，腕足類動物是海洋中最常見的底棲生物，比雙殼類繁盛得多；但在二疊紀-三疊紀之交生物大滅絕后，雙殼類迎頭趕上并超越腕足動物，遍布全球海洋的每個角落。近兩個世紀前，古生物學家開始探討導致本次生物取代的驅動力，但該問題一直懸而未決。
腕足類和雙殼類動物具有相似的形態以及生態位置的重疊，自19世紀60年代起，人們假設兩者是競爭關系，具有生理優勢的雙殼類逐步取代了古生代處于劣勢的腕足類。也有不同觀點認為兩者不存在競爭關系，而是二疊紀-三疊紀之交大滅絕事件導致了這次轉換。
為解決這一爭論，研究團隊對5億年來近33萬條關于腕足動物和雙殼動物的化石記錄進行了厘定和修正，用貝葉斯生態模擬的分析方法，計算出這兩類生物長時間尺度的新生與滅絕速率。結果表明，兩者在侏羅紀之前具有彼此相似的多樣性速率演化趨勢，證明兩者均受到主要環境事件的影響。
研究團隊利用多變量生滅模型，模擬不同生物與非生物因素對兩者多樣性演化速率的影響，發現大滅絕后整個海洋生物多樣性的銳減促進了兩者新生率上升，而雙殼類與腕足類并不存在顯著的競爭關系。值得注意的是，在轉折的關鍵時期，即大滅絕后，急劇升高的海水溫度限制了腕足動物的生存與復蘇，但雙殼類沒有受此影響。
研究結果表明，2.52億年前的大滅絕事件對腕足類造成了災難性打擊，從而導致兩類動物多樣性的轉換；雙殼與腕足對外界環境耐受程度上的差異進一步加速了這一轉變的發生。
“此項研究強調了環境因素對生物宏演化歷史的塑造作用。面對如今全球快速變化的氣候環境，如何進行生物保護，避免腕足類悲劇再度發生是需要考慮的問題。”陳中強說。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41467-023-41358-8
鏈接：科學網—海洋生物“霸主”易位之謎獲揭示 (sciencenet.cn)
（原載于《中國科學報》2023年9月15日)
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