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地球最大規(guī)模物種滅絕之一,被"天河二號&

時(shí)間:2020-03-13 14:55來源:網(wǎng)絡(luò)整理 瀏覽:
古生物學(xué)家以令人驚嘆的細(xì)節(jié)勾勒出3億年的地球歷史。古生物學(xué)家對地球歷史的認(rèn)識(shí)是非常模糊的。因?yàn)椴煌暾幕涗浐筒粔蚓_的測年技術(shù),要厘清

古生物學(xué)家以令人驚嘆的細(xì)節(jié)勾勒出3億年的地球歷史。

古生物學(xué)家對地球歷史的認(rèn)識(shí)是非常模糊的。因?yàn)椴煌暾幕涗浐筒粔蚓_的測年技術(shù),要厘清數(shù)百萬年地質(zhì)時(shí)代里發(fā)生的各種事件絕非易事。但如今,地球史上一個(gè)動(dòng)物復(fù)雜性爆發(fā)期——也是最大規(guī)模的物種滅絕之一,正變得越來越清晰。

2.52億年前,二疊紀(jì)末的大滅絕時(shí)期,三葉蟲從化石記錄中消失了。來源:Shutterstock2.52億年前,二疊紀(jì)末的大滅絕時(shí)期,三葉蟲從化石記錄中消失了。來源:Shutterstock

借助運(yùn)算能力世界第四的超級計(jì)算機(jī)“天河二號”,一支主要來自中國的科研團(tuán)隊(duì)對擁有超過1.1萬個(gè)化石物種的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了“挖掘”,這些物種生活在5.4億到2.5億年前。由此得到了早古生代時(shí)期的生命史,將物種多樣性與大滅絕期間的物種興衰精確到約2.6萬年的時(shí)間尺度上。論文1月16日發(fā)表在《科學(xué)》上1。

“這真的很了不起,”內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的古生物學(xué)家和演化生物學(xué)家Peter Wagner(他沒有參與到此項(xiàng)研究中)認(rèn)為,能夠在這樣的尺度上檢視物種多樣性,就好比從“活在同一個(gè)世紀(jì)里的算一代人,到活在這六個(gè)月里的才是一代人”,他在與論文同期發(fā)表的一篇評論文章中寫道2。

Wagner還說,這樣的視角有助于科學(xué)家確定大滅絕(比如約2.52億年前,二疊紀(jì)末期滅亡了超過95%的海洋物種)發(fā)生的原因。另外,它還能幫助我們理解小規(guī)模的種群消亡和重生——因?yàn)榛涗浀娜笔?,這類事件通常更難被發(fā)現(xiàn)。對這些過程的了解可以揭示出與地球當(dāng)前的生物多樣性喪失的相似之處。

支離破碎的化石記錄

在地球的歷史上,大部分生命體都沒有留下化石,而對于那些得以留存的,科學(xué)家也只鑒定出了其中的一小部分。其結(jié)果便是,我們很難斷言化石記錄的變化確實(shí)標(biāo)志著大滅絕這種真正的變遷,還是因?yàn)槲覀儧]有找到足夠的化石。

上世紀(jì)60年代,古生物學(xué)家開始系統(tǒng)性地分析化石記錄,他們發(fā)現(xiàn)了好幾個(gè)大滅絕事件和生命欣欣向榮的地質(zhì)時(shí)期。但是這些結(jié)果,通常只能把生物多樣性的變化鎖定在大概1000萬年的時(shí)間尺度上,這是因?yàn)榛植荚谙鄬^長的地質(zhì)年代里,并且是成批被拿去分析的。

為了得到更精細(xì)的尺度,由南京大學(xué)的古生物學(xué)家樊雋軒領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建并分析了一個(gè)海洋無脊椎動(dòng)物化石的數(shù)據(jù)庫。這些化石發(fā)掘自3000多個(gè)巖層,主要來自中國,但代表了早古生代全球范圍的地質(zhì)情況。團(tuán)隊(duì)用軟件對每一個(gè)物種出現(xiàn)和滅絕的時(shí)間進(jìn)行了測定。

這種方法依據(jù)的前提是,物種一般會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)巖層里,而每個(gè)巖層的時(shí)間跨度從幾十萬到幾百萬年不等。有了這些信息,物種實(shí)際生存年代的上下限就能被確定。最終,團(tuán)隊(duì)揭示了全部1.1萬個(gè)物種存在的時(shí)間長度以及先后順序。這耗費(fèi)了超級計(jì)算機(jī)大約700萬處理器時(shí)(processor hour)的運(yùn)算量。

浮出水面的滅絕事件

通過這個(gè)方法,樊雋軒團(tuán)隊(duì)為那些已有充分研究的事件補(bǔ)充了更多未知細(xì)節(jié),譬如二疊紀(jì)末的滅絕和約5.4億年前寒武紀(jì)的動(dòng)物多樣性大爆發(fā)。比如,分析顯示,在二疊紀(jì)末大滅絕發(fā)生前的8萬年里,物種多樣性就已經(jīng)在下降了,而滅絕事件本身持續(xù)了大概6萬年以上。

團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)還對2.6億年前瓜德魯普世末期生物滅絕的存在提出了質(zhì)疑,這被認(rèn)為是一次導(dǎo)致了許多海洋生物消失的小規(guī)模滅絕事件。英國布里斯托大學(xué)的古生物學(xué)家Mike Benton專門記錄該時(shí)期脊椎動(dòng)物的多樣性變化,他認(rèn)為這是論文里最出人意料的地方。他還說,該研究“是通過大數(shù)據(jù)取得的一項(xiàng)了不起的成就”。

Benton希望這種方法也能用于之后的地質(zhì)時(shí)期——特別是過去一億年。對于這段時(shí)期內(nèi)動(dòng)物多樣性的顯著增加是否是取樣偏差的結(jié)果,古生物學(xué)家尚無法達(dá)成一致。“大量的爭議都圍繞著過去的這一億年,尤其是長期以來關(guān)于‘現(xiàn)生記錄的牽引’(pull of the recent,指對化石記錄的取樣會(huì)偏向于有現(xiàn)生種存在的類群)和區(qū)分真實(shí)信號和取樣偏差的問題?!盉enton說道。

南京大學(xué)的古生物學(xué)家、論文合著者Norman MacLeod認(rèn)為,通過確定生物多樣性出現(xiàn)和消失的具體時(shí)間,并對應(yīng)到同期的環(huán)境和氣候的改變,他們團(tuán)隊(duì)的工作也許能揭示出導(dǎo)致多樣性變化的原因。

Wagner說,樊雋軒團(tuán)隊(duì)所使用的方法在發(fā)現(xiàn)和解釋小規(guī)模滅絕事件上最有用武之地的——這類事件與當(dāng)今世界發(fā)生的更像。對于某些生物類群而言,這樣的滅絕可能是“倒霉的10萬年,或者倒霉的一周”,他說,“有了這樣的分辨率,摸索小規(guī)模生物更替事件的大門就打開了。”

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