研究揭示古生代海洋生物多樣性演化

　　記者從南京大學獲悉，該校與中國科學院聯合團隊在“天河二號”超級計算機支持下，以化石記錄重現生物演化歷史，改變了當前對古生代（約5.4億年—2.4億年，相當于寒武紀至三疊紀早期）海洋生物多樣性演化的認知。相關成果1月17日在線發表于《科學》。

　　生命起源與演化是世界十大科學之謎，也是《科學》雜志列出的125個重大科學問題之一。地球上曾經生活的生物中99%以上已滅絕，但只有很少一部分能保存為化石。如何通過不完整的化石記錄，重建地球歷史生物多樣性的變化規律，是一個重大科學難題。

　　為建立古生代海洋生物多樣性曲線，南京大學地球科學與工程學院教授樊雋軒與中國科學院院士沈樹忠領導的團隊收集并遴選出3112個地層剖面，以及11268個海洋化石物種的26萬條化石數據。在“天河二號”超級計算機支持下，團隊自主開發了新算法，重建古生代海洋生物多樣性曲線，其時間分辨率約為2.6萬年，較國際同類研究的精度提高了400倍左右。

　　該項研究表明，前人使用的低分辨率且不均一的時間標尺，會直接影響對古生物多樣性的估算，導致無法準確評估生物多樣性的變化速率和模式，并可能掩蓋突發性的重大事件以及短時間的劇烈波動。新建立的多樣性變化曲線，更加準確地重現了地質歷史中最大的三次生物滅絕事件和兩次重大生物輻射事件的精細過程。

　　其中，2.52億年前發生了人類迄今為止識別出的最大規模生物滅絕事件，導致約80%的海洋生物在數萬年內迅速滅亡。這一事件的發生，與當時全球氣候的快速升溫密切相關。兩次重要的生物輻射事件，分別發生在4.9億年—4.7億年前和3.4億年—3億年前，并均與當時全球氣候的逐漸變冷同步。“理解這些重大生物事件的驅動機制，對于人們認識當今地球生物多樣性，以及人類面臨的第六次大滅絕及其與全球氣候變化之間的關系，具有重要啟示意義。”沈樹忠說。

　　研究選取了六種與氣候變化密切相關的環境指標，包括碳、氧、鍶同位素、沉積物質總量、大氣二氧化碳含量等。雖然這些環境指標還缺少高分辨率的時間約束，但“初步的分析表明，大氣二氧化碳含量是一個與生物多樣性存在相似的、長期模式的環境因素。”樊雋軒表示，未來科學研究需要建立高時間分辨率的環境因素曲線，與生物多樣性曲線進行更加準確、可靠的對比分析，從而識別各種環境指標與多樣性變化之間是否存在因果關系。