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，陈中强/摄
本报讯（记者温才妃 通讯员王俊芳）近日，中国地质大学（武汉）教授陈中强团队与英国布里斯托大学教授迈克·本顿团队合作，通过古生物大数据进行古生态模拟分析，结果表明腕足类与双壳类动物在宏演化尺度上不存在竞争关系，2.52亿年前的大灭绝事件与环境因素才是导致二者统治角色转换的根本原因。相关成果近日发表于《自然-通讯》。
2.52亿年前的二叠纪末期发生了最大的地球生命灭绝事件，即海洋中古生代类型的生物被现代型生物所取代。其中，海洋中两类贝壳动物腕足-双壳的取代关系是古生物学教科书上最典型的生物取代案例之一。在三叠纪以前的海洋里，腕足类动物是海洋中最常见的底栖生物，比双壳类繁盛得多；但在二叠纪-三叠纪之交生物大灭绝后，双壳类迎头赶上并超越腕足动物，遍布全球海洋的每个角落。近两个世纪前，古生物学家开始探讨导致本次生物取代的驱动力，但该问题一直悬而未决。
腕足类和双壳类动物具有相似的形态以及生态位置的重叠，自19世纪60年代起，人们假设两者是竞争关系，具有生理优势的双壳类逐步取代了古生代处于劣势的腕足类。也有不同观点认为两者不存在竞争关系，而是二叠纪-三叠纪之交大灭绝事件导致了这次转换。
为解决这一争论，研究团队对5亿年来近33万条关于腕足动物和双壳动物的化石记录进行了厘定和修正，用贝叶斯生态模拟的分析方法，计算出这两类生物长时间尺度的新生与灭绝速率。结果表明，两者在侏罗纪之前具有彼此相似的多样性速率演化趋势，证明两者均受到主要环境事件的影响。
研究团队利用多变量生灭模型，模拟不同生物与非生物因素对两者多样性演化速率的影响，发现大灭绝后整个海洋生物多样性的锐减促进了两者新生率上升，而双壳类与腕足类并不存在显著的竞争关系。值得注意的是，在转折的关键时期，即大灭绝后，急剧升高的海水温度限制了腕足动物的生存与复苏，但双壳类没有受此影响。
研究结果表明，2.52亿年前的大灭绝事件对腕足类造成了灾难性打击，从而导致两类动物多样性的转换；双壳与腕足对外界环境耐受程度上的差异进一步加速了这一转变的发生。
“此项研究强调了环境因素对生物宏演化历史的塑造作用。面对如今全球快速变化的气候环境，如何进行生物保护，避免腕足类悲剧再度发生是需要考虑的问题。”陈中强说。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41467-023-41358-8
链接：科学网—海洋生物“霸主”易位之谜获揭示 (sciencenet.cn)
（原载于《中国科学报》2023年9月15日)
