中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所發(fā)現(xiàn)5.12億年前花垣生物群 揭開顯生宙第一次生物大滅絕的面紗

5億多年前的寒武紀生命大爆發(fā)孕育出地球幾乎所有動物門類，但緊隨其后的辛斯克大滅絕事件導致無數(shù)早期動物消亡。我國科研團隊在湖南湘西發(fā)現(xiàn)的軟軀體化石群——花垣生物群，首次揭示這次大滅絕事件對地球生命系統(tǒng)造成的影響。

地球生命史上的每一次滅絕事件，都標志著生物多樣性的巨大損失和生態(tài)系統(tǒng)的重大轉(zhuǎn)變。但長期以來，由于缺乏辛斯克大滅絕事件之后的軟軀體化石群，因此其對地球生命系統(tǒng)影響如何，一直是未解之謎。

花垣生物群生態(tài)復原圖（楊定華繪制）

開展花垣生物群化石發(fā)掘的中國科學院南京古生物所野外科考隊

中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱“南京古生物所”）朱茂炎團隊和湖南省博物館、中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心、南京大學、貴州大學、臨沂大學等單位科研人員聯(lián)合，報道了軟軀體化石群——“花垣生物群”的發(fā)現(xiàn)和科學意義，填補了寒武紀生命大爆發(fā)之后關鍵時段全球頂級軟軀體化石群缺失的空白，揭示了顯生宙第一次生物大滅絕事件前后全球海洋生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。相關研究成果于北京時間1月29日在《自然》（Nature）發(fā)表。

花垣生物群的發(fā)現(xiàn)始末

轉(zhuǎn)機出現(xiàn)在湘西花垣縣。2020年，花垣縣石欄鎮(zhèn)磨子村在修建機耕道時，暴露出以泥頁巖為主的寒武紀地層剖面，為后續(xù)化石的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。同年，湖南省博物館館員劉琦在該村仁枯坡采集到首批具有科研價值的化石標本，隨即聯(lián)系并邀請中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂炎院士團隊開展合作研究。

研究團隊敏銳地意識到這些標本保存狀況良好、科研潛力巨大，且其所屬的地質(zhì)時代正值辛斯克事件之后的寒武紀第四期，具有重大研究價值。隨即在湘西州各級人民政府支持下，開展了持續(xù)五年系統(tǒng)的野外化石發(fā)掘工作。

全球寒武紀軟軀體生物群的網(wǎng)絡分析揭示花垣生物群(HY)與其他生物群的聯(lián)系

化石主產(chǎn)區(qū)位于仁枯坡一處深約12米、長約30米、寬約8米的采坑內(nèi)。截至目前，已累計采集化石標本超過5萬塊。在早期采集的8681件動物化石個體中，研究團隊已鑒定出153個物種，其中59%為新物種。該生物群展現(xiàn)出極高的門類多樣性，涵蓋了包括非兩側(cè)對稱動物在內(nèi)的16個門一級動物類群。

五項重要科學意義

據(jù)中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所曾晗副研究員介紹，此次研究主要揭示了花垣生物群五個方面的科學意義：

化石數(shù)量巨大、保存精美、多樣性高，是珍貴的寒武紀特異埋藏化石庫。

花垣生物群代表性軟軀體動物化石：從左至右、從上至下依次為開腔骨、海綿、櫛水母、蠕蟲、奇蝦類、娜羅蟲、爬胃蟲、被囊動物、分類不明囊狀動物

展現(xiàn)了一個復雜的深水動物群落，其生物生活方式多樣，形成了包含復雜捕食關系的食物網(wǎng)。

揭示了辛斯克事件對深淺海環(huán)境的不同影響：該事件對淺水生物群造成重大打擊，但對如花垣生物群所處的深水環(huán)境影響相對有限，這與當時淺海大范圍缺氧的背景相符。

證明了寒武紀海洋動物存在長距離跨洋擴散：生物群中發(fā)現(xiàn)了遠在北美布爾吉斯頁巖生物群中的代表性分子。

大數(shù)據(jù)分析表明辛斯克事件是重大轉(zhuǎn)折點：對全球45個寒武紀軟軀體化石群的分析顯示，事件前后全球海洋動物群落面貌發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變。

進一步研究發(fā)現(xiàn)，花垣生物群與布爾吉斯頁巖生物群聯(lián)系緊密，二者均生活于外大陸架深水環(huán)境。這表明此類深水環(huán)境在滅絕事件前后可能扮演了“生物避難所”和“演化創(chuàng)新?lián)u籃”的關鍵角色。

未來展望與研究價值

中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所趙方臣研究員指出，花垣生物群的發(fā)現(xiàn)，不僅填補了辛斯克事件后全球缺乏同時期頂級軟軀體化石庫的空白，更為科學評估顯生宙第一次大滅絕的規(guī)模與生態(tài)影響提供了關鍵實證。

國際知名特異埋藏化石專家羅伯特·蓋恩斯教授認為，花垣生物群是國際頂級的寒武紀特異埋藏化石群，其研究將極大推動我們對動物門類起源、早期演化以及大滅絕后生物復蘇、創(chuàng)新與擴散機制的理解。

朱茂炎院士強調(diào)，在當今地球可能正面臨“第六次生物大滅絕”的背景下，研究花垣生物群所揭示的第一次大滅絕的過程與機制，對于深刻理解地球生物多樣性的演變規(guī)律具有極其重要的現(xiàn)實與深遠意義。因此，未來有必要進一步加強對花垣生物群的發(fā)掘與綜合研究力度。

揚子晚報/紫牛新聞記者 徐媛園

通訊員 劉月