變冷促繁榮、變暖致滅絕，南京科學(xué)家用“時(shí)間顯微鏡”揭示3億年前海洋生物的生死啟示

交匯點(diǎn)訊 地球正在快速變暖，但你知道嗎?早在3億多年前，類(lèi)似的氣候劇變就曾引發(fā)海洋生命的巨大波動(dòng)。近日，南京大學(xué)沈樹(shù)忠院士團(tuán)隊(duì)在《Science Advances》發(fā)表重磅成果，首次以高精度大數(shù)據(jù)揭示：在晚古生代(約3.4億至2.5億年前)，地球緩慢變冷時(shí)，海洋生物加速演化、種類(lèi)劇增;而一旦氣候急劇變暖，尤其是火山噴發(fā)帶來(lái)的升溫，便引發(fā)大規(guī)模物種滅絕。

研究主角是一群叫做?類(lèi)有孔蟲(chóng)(fusuline)的遠(yuǎn)古單細(xì)胞海洋生物，它們個(gè)體雖小，但數(shù)量驚人(圖1)，曾主宰海底世界，被譽(yù)為“碳酸鹽巖工廠”。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，9180多萬(wàn)年間，這些生物經(jīng)歷了兩次“多樣化爆發(fā)”和四次“滅絕危機(jī)”(圖2)。尤其在2.6億年前峨眉山大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)前后，體型較大的?類(lèi)幾乎絕跡;而2.52億年前的二疊紀(jì)末期超級(jí)火山事件，更徹底終結(jié)了這個(gè)龐大家族的演化歷程。

值得警惕的是，人類(lèi)活動(dòng)引發(fā)的現(xiàn)代全球變暖，其速度已遠(yuǎn)超古代峨眉山玄武巖和二疊紀(jì)末火山事件帶來(lái)的變暖速率。當(dāng)前的海洋生態(tài)系統(tǒng)或正經(jīng)歷類(lèi)似?類(lèi)曾遭遇的命運(yùn)考驗(yàn)。

這項(xiàng)研究的亮點(diǎn)之一，是團(tuán)隊(duì)借助超級(jí)計(jì)算機(jī)與人工智能算法，構(gòu)建了全球首個(gè)高時(shí)間分辨率(<4.5萬(wàn)年)的?類(lèi)有孔蟲(chóng)多樣性曲線。分析整合了全球各地299條地質(zhì)剖面的超過(guò)2000個(gè)物種數(shù)據(jù)，應(yīng)用定量地層學(xué)CONOP超算算法與旋回地層學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)了這一關(guān)鍵生物類(lèi)群前所未有的精細(xì)重建，及其變化趨勢(shì)分析。

該研究不僅揭示了氣候變遷對(duì)生物演化的核心驅(qū)動(dòng)作用，還為理解當(dāng)今全球變暖背景下的生物多樣性變化提供了重要科學(xué)參照。沈樹(shù)忠院士強(qiáng)調(diào)：“減緩氣候變化、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)已是刻不容緩的時(shí)代任務(wù)?！?/p>

論文題為“Global cooling drove diversification and warming caused extinction among Carboniferous-Permian fusuline foraminifera ”于6月20日發(fā)表在《Science Advances》上，由南京大學(xué)博士生張書(shū)涵與趙瑩瑩為共同第一作者，史宇坤教授和沈樹(shù)忠院士為通訊作者。該項(xiàng)研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目和深時(shí)數(shù)字地球(Deep-time Digital Earth)國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃、江蘇省重大科技開(kāi)放合作平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目支持。

新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 楊頻萍