近日，中国科学院南京地质古生物研究所国际科研团队在英国威尔士中奥陶世地层中发现了一个保存有大量精美软躯体化石的特异埋藏化石库，揭示了4.62亿年前奥陶纪海洋生物多样性和生态面貌。该生物群中大多数生物体型较小，为早期动物小型化研究提供了一个新的视角。相关成果于2023年5月1日发表在国际期刊《自然》（Nature）子刊《自然-生态与进化》（Nature Ecology & Evolution）。
化石是研究地球历史、生物演化重要的直接证据，特别是保存有软躯体的生物类群，为了解早期生物的形态和生态群落特征提供了无与伦比的窗口，该类型生物群被称为“特异埋藏化石库”。1909年，美国古生物学家沃尔科特（Walcott C. D.）教授在加拿大西南部不列颠哥伦比亚地区的中寒武世布尔吉斯页岩中发现过此类化石生物群，称之为“布尔吉斯页岩型”动物群（Burgess Shale-type, BST）。此前这类保存完好的“布尔吉斯页岩型”化石库通常限于寒武纪，而在年代更新的奥陶纪地层中鲜有发现。
此次，由南京古生物所外籍科学家Joseph P. Botting、副研究员马俊业与研究员张元动等组织的国际科研团队发现的“布尔吉斯页岩型”特异埋藏化石库--城堡滩生物群（Castle Bank fauna）位于英国威尔士中部城堡滩采石场。该地区在奥陶纪时期位于阿瓦隆尼亚（Avalonia）大陆板块，处在南半球温带地区。该生物群地层上部主要由笔石泥岩组成，含火山灰纹层和较厚的凝灰岩互层。通过对笔石(包括Didymograptus murchisoni和Diplograptus foliaceus)生物地层的研究，表明城堡滩生物群的时代为中奥陶世达瑞威尔期，距今约4.62亿年。
目前为止，城堡滩生物群已发现有170多种生物，涵盖海绵动物、刺细胞动物，棘皮动物、脊索动物，节肢动物、软体动物、星虫类、曳鳃动物、苔藓动物、环节动物、腕足动物等多个动物门类。其中，海绵动物最为丰富，约40种。许多化石保存着软组织，如消化系统和神经组织如眼睛、视神经和大脑等。另外，该生物群中大多数生物体型较小（1-5毫米长），为早期动物小型化研究提供了一个新的视角，值得进一步研究。
通过与已发表的早奥陶世“布尔吉斯页岩型”动物群，如摩洛哥Fezouata生物群和威尔士Afon Gam生物群等的对比，研究认为无论是从总体生物还是软躯体生物方面，城堡滩动物群都具有较高的生物多样性。同时，城堡滩动物群既包括了寒武纪生物群的典型类群，如捕食型生物似欧巴宾海蝎节肢动物，也含有丰富的古生代滤食性的新生类型，如腕足、笔石以及苔藓虫等。
因此，城堡滩动物群不仅提供了海洋动物群由寒武纪生物群向古生代生物群演变的新视角，也揭示了海洋生态平衡系统从寒武纪捕食型主导向古生代滤食性动物主导类型转变的新阶段。
该成果得到了国家自然科学基金委和中国科学院战略性先导科技专项（B类）等项目支持。
论文相关信息：Botting*, J. P., Muir, L. A., Pates, P., McCobb, L. M. E., Wallet, E., Willman, S., Zhang,Y. D., and Ma*, J. Y. A Middle Ordovician Burgess Shale-type fauna from Castle Bank, Wales (UK). Nature Ecology & Evolution. https://doi.org/10.1038/s41559-023-02038-4.
图1 城堡滩生物群中未知软躯体生物
图2 城堡滩生物中六足类节肢动物
图3 城堡滩生物群具矿化骨骼生物
图4 城堡滩生物群群落重建图（杨定华绘制）
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