科學家揭示埃迪卡拉紀—寒武紀轉折期生態系統變化

本報南京11月2日電（記者蘇雁、光明網記者姬尊雨） 距今約5.39億年的埃迪卡拉紀—寒武紀轉折期，記錄了地球歷史上最為深刻的生態系統變革之一。近日，中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱“南京古生物所”）早期生命研究團隊在湖北宜昌“石板灘生物羣”研究中取得重要進展，發現了迄今最古老的複雜三維潛穴系統，為理解埃迪卡拉紀—寒武紀轉折期生態系統的重大轉型提供了關鍵行為學證據。相關成果日前發表於國際學術期刊《科學進展》。

在埃迪卡拉紀，海洋底部覆蓋着幾乎靜止不動、形態各異的各類生物，顯得靜謐而奇異；而寒武紀的海洋則變得熱鬧起來，在相對短暫的地質時期內，現代幾乎所有動物門類的“祖先”相繼出現。從“靜默世界”到“生命爆發”，轉折如何發生？

南京古生物所研究員陳哲與博士生劉雅榕對湖北宜昌“石板灘生物羣”（距今約5.5億—5.43億年）的遺蹟化石進行了系統研究，在埃迪卡拉紀向寒武紀過渡時期的生物羣中，發現了多個遺蹟化石種，並建立一個新遺蹟化石種。結合該生物羣中已發現的三維遺蹟化石及蝌蚪狀遺蹟，研究人員深入討論了動物垂向探索行為出現的演化與生態學意義，揭示了動物複雜行為在寒武紀大爆發前夕就已出現。這些遺蹟化石的發現，代表着該時期動物不僅在二維表面活動，還開始向更深的沉積物中推進，顯示出高效、複雜的三維探索行為。和原有認識相比，本次發現將複雜的動物行為對海底環境的改造時間提早了近一千萬年。

從“二維”到“三維”的行為轉變，帶來了怎樣的後果？埃迪卡拉型生物依賴海底的微生物席生活，但動物的垂向探索行為卻像一台“翻土機”，促使微生物席逐漸衰退，不斷動搖埃迪卡拉型生物的生態根基，為其他後生動物多樣性演化創造了新的生態機遇。在多種生物與非生物因素的協同作用下，這一過程最終推動了埃迪卡拉紀—寒武紀生態系統的深刻轉型。

“這些發現表明‘寒武紀大爆發’是由埃迪卡拉紀一系列的前期創新，尤其是行為創新所鋪墊和催化的。這也代表，動物不僅是環境的產物，也逐步成為改變環境的強大力量。”陳哲説。