中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)花垣生物群，揭開(kāi)5.13億年前生物大滅絕面紗 | 科技前線

地球上的生命歷經(jīng)30多億年演化，在5.39億年前迎來(lái)“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”，海洋動(dòng)物快速涌現(xiàn)，全球海洋生態(tài)系統(tǒng)完成由微生物到動(dòng)物主導(dǎo)的轉(zhuǎn)變，這一爆發(fā)在約5.18億年前達(dá)到頂峰。

但5.13億年前的辛斯克事件，即顯生宙第一次生物大滅絕，打斷了“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”進(jìn)程。由于該事件的相關(guān)證據(jù)僅局限于淺海常規(guī)殼相化石，缺失能夠相對(duì)完整記錄海洋動(dòng)物群落面貌的軟軀體特異埋藏化石群，其對(duì)全球海洋生態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)影響始終成謎。

近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所等團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了距今約5.12億年前、緊臨辛斯克事件之后的寒武紀(jì)軟軀體化石群——花垣生物群。這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了寒武紀(jì)第四期頂級(jí)軟軀體化石群缺失的空白，為科學(xué)認(rèn)識(shí)顯生宙第一次大滅絕事件的規(guī)模和影響提供了關(guān)鍵證據(jù)。

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偶然發(fā)現(xiàn)的“寶藏”

花垣生物群發(fā)現(xiàn)于湖南省湘西土家族苗族自治州花垣縣磨子村。2020年，當(dāng)?shù)亟M織修建機(jī)耕道，露出了以泥頁(yè)巖為特征的寒武系杷榔組新鮮地層剖面，為發(fā)現(xiàn)花垣生物群化石埋下了伏筆。

湖南省博物館將在該地點(diǎn)采集的首批化石標(biāo)本，交由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所等團(tuán)隊(duì)研究時(shí)，科研人員意識(shí)到這些化石標(biāo)本保存好、發(fā)掘潛力大，尤其是其時(shí)代屬于辛斯克滅絕事件之后的寒武紀(jì)第四期，科學(xué)價(jià)值重大，隨即開(kāi)展了持續(xù)五年的野外發(fā)掘和化石采集工作，經(jīng)過(guò)室內(nèi)研究和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最終解鎖了這一珍貴化石群。

▲花垣生物群代表性化石。

02

花垣生物群刷新認(rèn)知

花垣生物群化石數(shù)量豐富、多樣性高、保存精美。研究團(tuán)隊(duì)目前累計(jì)采集花垣生物群化石標(biāo)本超5萬(wàn)塊，識(shí)別出153個(gè)動(dòng)物物種，其中59%為新物種，其單一采坑的物種多樣性超過(guò)澄江動(dòng)物群、布爾吉斯頁(yè)巖生物群等經(jīng)典采坑。

▲花垣生物群代表性化石。

花垣生物群展現(xiàn)出具有復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的深水動(dòng)物群落。研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)，該生物群是寒武紀(jì)時(shí)期生活于外大陸架深水環(huán)境的生物群，生物生活方式多樣。同時(shí)，該生物群中還發(fā)現(xiàn)了多種樽海鞘狀浮游被囊動(dòng)物，這表明寒武紀(jì)早期海洋碳循環(huán)中，已存在類似現(xiàn)代海洋的生物碳泵。

▲花垣生物群生態(tài)復(fù)原圖。中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所供圖

花垣生物群反映出顯生宙第一次大滅絕事件，對(duì)淺水、深水環(huán)境的差異性影響。研究表明，辛斯克滅絕事件對(duì)淺水軟軀體生物群影響顯著，對(duì)深水生物群則影響有限，這與辛斯克滅絕事件中淺海大范圍缺氧的環(huán)境背景相呼應(yīng)。

花垣生物群表明顯生宙第一次大滅絕事件之后，海洋動(dòng)物曾發(fā)生長(zhǎng)距離跨洋擴(kuò)散。該生物群中發(fā)現(xiàn)的昆明關(guān)山蝦，證實(shí)奇蝦類單一物種的地理分布跨度可達(dá)750公里，也由此揭示這一時(shí)期寒武紀(jì)海洋動(dòng)物已存在長(zhǎng)距離跨洋擴(kuò)散的機(jī)制。

▲語(yǔ)言花垣生物群與其他寒武紀(jì)特異埋藏化石群的對(duì)比分析，及其在寒武紀(jì)生物多樣性演化和環(huán)境演變中的位置。

花垣生物群揭示顯生宙第一次大滅絕事件前后，全球海洋動(dòng)物群落面貌發(fā)生了重大轉(zhuǎn)折。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，辛斯克滅絕事件前后，全球生物群組成存在明顯差異，這表明寒武紀(jì)演化生物群在該事件中發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，也由此暗示外大陸架深水環(huán)境在該事件中，扮演了生物避難所、演化創(chuàng)新起源地的重要角色。

這項(xiàng)研究為解析動(dòng)物門類起源與早期演化增添了新的化石材料，也為探索顯生宙第一次大滅絕事件前后，寒武紀(jì)演化生物群的災(zāi)難與復(fù)蘇、演化與創(chuàng)新，以及全球擴(kuò)散等問(wèn)題提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-10030-0

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所

責(zé)任編輯：閆文藝