科學界普遍認為,在奧陶紀生物大輻射事件期間,造礁動物如層孔海綿、珊瑚、苔蘚蟲等突然在中奧陶世達瑞威爾晚期呈現全球規模的 “爆發式”增長,提高了海洋生物多樣性。但是,中國科學院南京地質古生物研究所研究團隊近期在湖北宜昌遠安發現了迄今為止最早的層孔海綿化石(約4.8億年前),將該類造礁生物的起源時間提前了約2000萬年。然而,此后出現了長達兩千萬年的“生物礁空窗期”,化石記錄幾乎消失。這引發如下疑問,為什么在早奧陶世后的2000萬年間出現生物礁記錄空白?為什么在這一時期,構成生物礁的生物化石記錄幾乎消失?為什么直到中奧陶世達瑞威爾晚期,生物礁構建生物才突然“爆發”出現?
近日,南京古生物所副研究員李啟劍聯合韓國高麗大學博士后研究員全胄完及韓國忠南大學教授李政賢,通過大數據揭示了約4.75億年至4.60億年前晚弗洛世至早-中達瑞威爾世或存在化石保存偏差現象,而非真正的化石空窗期,挑戰了關于奧陶紀生物大輻射事件的傳統認知。
該團隊整合了主要古大陸的地層序列和化石記錄數據并開展了研究。大數據相關性分析顯示,這一“爆發”可能并非真正的生物演化事件,而是由于全球海平面在晚弗洛世至早-中達瑞威爾世期間下降,導致淺海碳酸鹽沉積環境大范圍消失、生物礁缺乏良好的發育條件,且相當一部分化石記錄被廣泛侵蝕抹除。這種保存偏差掩蓋了生物真實的多樣化過程。隨著海平面在中達瑞威爾世重新上升,原本已多樣化的生物重新廣泛分布于淺水環境,在化石記錄中形成了“突然出現”的假象。
上述現象是Sppil–Rongis效應——地質保存條件改善,制造出生物“爆發”的錯覺。該研究認為,奧陶紀生物大輻射事件并非一個瞬間發生的“爆炸性事件”,而是生物長期演化軌跡的一部分,常被海平面變化和保存偏差打斷和重塑。這支持了寒武紀生命大爆發與奧陶紀生物多樣化應視為一個連續過程的觀點。同時,研究提出,地質保存條件對古生物多樣性認知具有決定性影響,對理解地球生命演化史具有重要意義。
相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。