6月24日，2023年度国家科学技术奖公布，其中一项是南京大学与中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称：南古所）联合开展的“泛大陆关键转折期生物与环境演化”，获2023年度国家自然科学奖二等奖。什么是“泛大陆”，为什么要研究它、具体怎么研究的？25日，记者带着疑问采访了南古所研究员张华。
“大约2.6 亿年前地球各陆块汇聚形成了一块贯通南北的大陆，我们称其为‘泛大陆’。现如今的各个大陆其实都是它后期裂解、漂移形成的。”张华解释，这一时期非常重要，是古生代到中生代转折期。在这一时期，“泛大陆”形成、裂解；地球上发生了显生宙规模最大的一次生物大灭绝事件——二叠纪末生物大灭绝事件。在6万年的时间里，约81%的海洋生物彻底消失，破坏了存在了2亿年的古生代海洋生态系统。其间，古海洋环境也发生了包括海水升温、酸化、缺氧或硫化、大规模海退以及洋流循环受阻等一系列变化。
为什么会有这些变化，变化之间有没有一定的内在关联性？疑问一直萦绕在科学家心头。事实上，生命起源与演化是人类永恒的主题，《科学》杂志2005年列出的125个重大科学问题中有近一半与生命科学有关。此外，如能精确研究关键转折期生物和环境重大灾变事件发生的过程及其原因，对深入理解地球系统演变和科学评估与应对当今全球变化造成的影响具有重要的参考价值。
因此，由中国科学院院士、南京大学地球科学与工程学院教授沈树忠领衔，南大和南古所等单位组成研究团队，长期以来都在探寻地球关键转折期地球生命与环境演化的历史。
要回溯并重建远古生命与环境演变历史，并不容易。怎么做？“靠‘两条腿’‘一双眼’还有‘电子脑’。”张华笑着科普，“两条腿”是指野外科考，从事地球科学研究，必须有“脚力”；“一双眼”，是指要会观察地层和化石材料，要能“慧眼识英雄”；“电子脑”，则是指要借用现代科学手段，如大数据、算力和先进算法等。
这支研究团队是目前全球少数同时掌握古生物大数据、算力和先进算法的“三全团队”。从2006年开始，团队将全国各地各类文献中搜集的几十万化石信息全部录入数据库，力图更精准地重现海洋生物多样性的演化过程。团队成员还基于现有的算法，自主开发了基于人工智能算法的新一代定量地层自动对比软件，借助“天河二号”超级计算机的上万颗计算核心，让数据在超算上“跑起来”，重建了全球第一条高分辨率的3亿多年海洋生物多样性演化曲线，精细刻画了晚古生代生物多样性的演变过程。
通过大数据和人工智能算法重建的海洋生物多样性演化曲线
历经10年时间，团队还建立了晚古生代高分辨率地层框架，为卡定泛大陆关键转折期生物和环境演变和重大事件发生的过程提供了高精度的时间标尺，其中二叠纪时间框架被纳入《国际年代地层表》；并发现重大事件发生期间有明显的碳循环波动、快速升温、海洋缺氧、酸化等一系列地球化学指标的异常，从而揭示与泛大陆聚合和裂解相关的大规模岩浆和火山活动是造成当时全球气候剧变、海陆环境恶化和生物剧变的原因。
目前，团队正继续加速对化石记录的搜索分析，建立更高时间分辨率的全球环境因素曲线，再与全球生物多样性曲线进行更加准确、可靠的对比分析，加快寻找史前地球全球变化的过程和原因，以更好地应对当今全球变化的影响。
“6月29日，我们团队就要出发去北极考察。这些年算下来，可能就南极没去了，希望以后能有机会去科考。”前一天晚十点刚从西藏赶回来的张华，即将踏上新的科学考察之路。他说，今后还会深入研究，想要弄清楚地球历史上到底发生过的生物和环境的重大灾变事件的过程及其原因，为如今的生物多样性变化、气候变化，在历史中找答案。
南京日报/紫金山新闻记者 张安琪
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