左图：美国泥盆纪腕足类化石。图片源自Daderot（Wikimedia Commons）。右图：西澳大利亚贝壳滩（shell beach）的现代双壳类。（受访者供图）。
湖北日报全媒记者 张歆 通讯员 王俊芳
9月13日，记者从中国地质大学（武汉）获悉，该校陈中强教授团队通过古生态模拟分析发现，2.52亿年前双壳类与腕足类动物进化不存在显著的竞争关系，对古生物学教科书上最为典型的生物取代案例的驱动力假说提出质疑。
海洋里的腕足类动物，例如海豆芽、酸浆贝；双壳类动物，例如蛤蜊、扇贝，都由两瓣壳组成，腕足类的两瓣壳大小不一致，双壳类两瓣壳大小一致，两者形态相似，生态位置重叠。在2.52亿年前（即二叠纪-三叠纪之交）的生物大灭绝之前，腕足类在海洋生物群落中占据绝对的统治地位。大灭绝发生后，双壳类崛起，两者在海洋生物群落中的地位对调。
陈中强介绍，大多数腕足类动物和双壳类动物都栖息在海底，找到合适的位置后，便固定住，不再移动，两者很少同时出现在一片海底。因此，科学家推测，两者存在竞争关系，它们争抢海底地盘，赢者繁衍生息，败者黯然退场。也有观点认为，生物大灭绝期间的环境变化才是两者地位发生转变的原因。
为了解决这一争论，中国地质大学（武汉）陈中强教授团队与英国布里斯托大学迈克·本顿教授团队合作，利用高性能计算机，对5亿年来的近33万条关于腕足动物和双壳动物化石记录进行了厘定和修正，计算出这两类生物在长时间尺度下的新生与灭绝速率，结果表明两者在侏罗纪之前具有相似的演化趋势。
“如果说两者存在竞争，新生率和灭绝率应该是此消彼长的。”陈中强解释道，生态模拟分析证明，两者新生率和灭绝率差不多，这就排除了两者的竞争，相反可能受相同的外部环境变化的影响。
那到底具体是什么原因导致了两者统治地位的转换？研究团队将二叠纪-三叠纪时期的海平面升降、海水含氧量、海水温度、大陆地块变化等环境因子纳入综合模拟分析，发现海水温度变化是导致两类生物多样性演化率分异的重要原因。
陈中强介绍，生物大灭绝期间，由于大规模的火山作用，海水温度急剧升高约8℃-10℃。大灭绝后海洋维持高温状态，延续近500万年。期间，赤道附近海洋表面温度最高可达40℃。温度上升后，海洋生物需要加快呼吸来获得氧气，许多双壳类动物介壳发育微细孔隙，“呼吸”相对比较顺畅，腕足类则缺少此类微细孔，无奈“窒息而亡”。因此，2.52亿年前的大灭绝事件对腕足类动物打击非常严重，相反，双壳类受此影响不大，导致腕足类-双壳类统治地位的转换。大灭绝后海洋的高温状态进一步加剧了这一转换过程。
相关成果已发表在国际著名期刊《自然·通讯》上，第一作者为中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室的博士生郭镇，陈中强教授与迈克·本顿教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、国家留学基金委、英国自然环境研究理事会的共同资助。
链接：腕足类动物为何丧失海底家园 湖北日报数字报 (hubeidaily.net)
（原载于《湖北日报》2023年9月14日）
