3400萬年前，全球忽然跌入“冰室”，海洋生命卻并未“一刀切”滅絕？

掃描電子顯微鏡下的有孔蟲化石圖像（由論文作者之一Bridget Wade教授拍攝）

當全球變暖使暴雨、酷暑、嚴寒等極端事件的頻率不斷上升，人們不禁關心一個問題：當地球的氣候“開關”被撥動，生命會如何應對？就在約3400萬年前，地球曾經歷過一次從“溫室狀態”跌入“冰室狀態”的氣候轉折，南極大陸自此形成大規模冰蓋。

近日，南京大學團隊聯合國內外多家科研機構，利用全球海洋有孔蟲化石記錄，首次高分辨率重建了這一時期海洋生物多樣性的變化歷程。研究發現，面對同一場氣候劇變，不同海洋“住戶”的命運截然不同。相關論文日前發表于《自然-通訊》。

此次論文的主角是一類古海洋學界的“明星化石”有孔蟲。作為微體海洋生物，它們個體微小，卻分布廣、化石記錄完整，而且生態類型多樣，從海水表層到數千米深海均有它們的家園。

“就像同樣面對海平面上升，沿海和內陸居民的感受完全不同。”論文共同第一作者、南京大學博士生魯錚博解釋，面對同一場全球降溫，住在不同水深的有孔蟲，感知也天差地別。因此，有孔蟲就成了追蹤古氣候和海洋生態變化的絕佳“記錄員”。

像生物進化一樣“優勝劣汰”，找出最優解

研究團隊系統整合了全球161條地層剖面和鉆井的化石數據，篩選出1269個有孔蟲物種、約4萬條化石產出記錄。為了從海量數據中還原出真實的演化歷程，團隊創新性地開發了由人工智能輔助的新一代定量地層學算法，使計算效率提升了約20倍。

“我們把每個全球地層對比方案模擬成一段‘DNA’，讓這些‘DNA’像生物一樣，經歷變異、重組和自然選擇，優勝劣汰。”論文共同第一作者、南京大學博士生薛軻介紹，團隊最終構建出一條自4800萬年前至2000萬年前、可細化到萬年的全球有孔蟲多樣性曲線。這是科學家首次能以如此精細的尺度，看清這場氣候轉折期中海洋生命的“一舉一動”。

原來，在這段全球變冷的過程中，海洋生命并沒有經歷“一刀切”的集體滅絕，而是開啟了一場長時間的、命運各異的生態重組：生活在相對淺水環境中的浮游有孔蟲和大底棲有孔蟲，更容易受海表面溫度和海平面變化的影響。南極冰蓋形成之際，它們遭遇了明顯的物種滅絕。而棲身深海的小底棲有孔蟲，雖然在晚始新世早期經歷了一輪顯著輻射，物種快速增加，但隨后也未能幸免于深海環境和碳循環波動的影響，進入漫長的衰退期。

這項研究不僅還原了一段3400萬年前氣候快速變化下時的海洋故事，更為理解當今生物多樣性如何響應全球變化，提供了來自“深時地球”的重要參照。“生物滅絕很可能是因為氣候在短時間內劇變。”魯錚博說，人類當前正面臨又一次全球氣候變化的挑戰，幾千萬年前化石記錄中保存的遠古生命興衰，也許能幫助人們更清醒地預見未來。