□金陵晚报/紫金山新闻记者 张安琪
1月29日，国际学术期刊《自然》发表中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称“南京古生物所”）联合湖南省博物馆等多家单位的最新研究成果，在国际上首次公布在我国湖南地区发现了距今5.12亿年的寒武纪生命大爆发后关键时段全球顶级软躯体化石群——“花垣生物群”。
“这是一个宝库，持续发掘后其多样性有可能会超过‘澄江动物群’。”中国科学院院士、南京古生物所研究员朱茂炎说。澄江化石地，是中国首个、亚洲唯一的化石类世界遗产，被国际科学界誉为“世界级的化石宝库”“20世纪最惊人的科学发现之一”。
曾有大灭绝“打断”寒武纪生命大爆发
地球46亿年历史主要分为隐生宙和显生宙两大阶段，距今大约5.39亿年至4.87亿年的寒武纪是两大阶段的分水岭。
在寒武纪之前，地球是微生物主导的隐生宙系统，生命形式简单。自寒武纪开始，地球上诞生现今绝大多数动物门类，全球海洋生态系统向动物主导的显生宙系统转变，科学家称之为寒武纪生命大爆发。可在大约5.13亿年前，寒武纪生命大爆发被显生宙第一次生物大灭绝事件打断。此后，全球海洋生物多样性直到数千万年后的奥陶纪大辐射（约4.7亿—4.5亿年前）才达到新的高峰。
打断了生命大爆发过程的显生宙第一次生物大灭绝事件，被称为辛斯克大灭绝事件，其生物灭绝规模与“五次大灭绝”的规模相当，属一级的生物灭绝率达到41%—49%，在一些经典的研究中规模仅次于二叠纪末生物大灭绝事件。但自20世纪80年代提出以来，辛斯克大灭绝事件在以往的研究中并未受到普遍的关注和研究。
“因为证据不足，证据主要局限于浅海生态系统中的生物礁和具骨骼和外壳的常规壳相化石，而带壳生物在海洋动物群落中占比通常在30%—40%，并不能反映海洋动物群落的完整面貌。”朱茂炎说。
由于辛斯克大灭绝事件之后的寒武纪第四期地层中缺少“澄江动物群”“布尔吉斯页岩生物群”这样能够相对完整地记录海洋动物群落面貌的软躯体特异埋藏化石群，有关显生宙第一次大灭绝事件对全球海洋生态系统的真实影响如何，学界并不清楚。
那么，这些关键化石究竟埋藏在哪里呢？
顶级软躯体化石群现世，肠道、鳃、视神经清晰可见
“花垣生物群”出现了，位于湖南省湘西土家族苗族自治州磨子村仁枯坡，且具备高化石丰富度、高物种多样性、高软躯体保真度。
“一眼就能看到化石中的眼睛、肠道等软躯体结构。”首批用于科学研究的化石标本采集者、湖南省博物馆馆员刘琦说。
2020年，磨子村村委会组织修建机耕道，露出了由泥页岩为特征的寒武系杷榔组的新鲜地层剖面。来采集标本的刘琦看着化石中清晰可辨的动物眼睛、肠道结构，当即察觉到其非同寻常，随即想到了常年合作的南京古生物所朱茂炎团队。
南京古生物所副所长、研究员赵方臣回忆：“依靠长期学术积累，团队很快判断出‘花垣生物群’的时代属于寒武纪第四期，正值寒武纪生命大爆发被显生宙第一次生物大灭绝事件打断的关键时期，又是保存了大量软躯体动物的典型特异埋藏化石群，科学价值重大，随即组织队伍开展了持续五年的野外发掘和系统的化石采集工作。”
剥土挖石、劈石找标本，一块块保存完好的化石现世。“‘花垣生物群’不仅保存了完整的动物个体，还保存了许多全身软体的动物，许多化石能清晰地看到肠道这样的消化系统、以鳃为代表的呼吸器官，甚至视神经这样的精细结构，为复原早期动物身体结构提供了证据。”赵方臣表示。
目前，研究团队已累计从“花垣生物群”采集到化石标本有5万多块。仅在早期阶段采集的8681件动物化石个体中，研究团队就识别出了16个门一级动物类群，153个动物物种，其中59%为新物种。“花垣生物群”仁枯坡采坑的物种多样性，已超过了“澄江动物群”“布尔吉斯页岩生物群”等经典单一采坑产出的物种数。
国际特异埋藏化石群研究专家罗伯特·盖恩斯教授评价说，“花垣生物群”是媲美“澄江动物群”“布尔吉斯页岩生物群”的全球顶级寒武纪特异埋藏化石群。
大灭绝后，深水成为“避难所”和“创新源”
“花垣生物群”的发现地，在寒武纪第四期处于华南外大陆架深水区，其软躯体生物群是少见的深水生物群，为揭示辛斯克大灭绝事件提供了新的视角。
“我们在‘花垣生物群’中发现了纳罗虫和原始管虫，且它们在生物群中属于优势动物分子，个体数量或生物量占绝对优势。”南京古生物所澄江站站长、副研究员、本次论文第一作者曾晗介绍，这两种动物也是“澄江动物群”常见的代表性分子，但年代晚于辛斯克大灭绝事件的关山生物群则缺少这两类动物。这一现象表明，辛斯克大灭绝事件对浅水软躯体生物群造成了重大影响，而对深水生物群的影响有限。
“花垣生物群”还表明了显生宙第一次大灭绝事件之后，海洋动物发生了长距离的跨洋扩散。“我们在‘花垣生物群’中发现了‘昆明关山虾’，是同时代滇东地区‘关山生物群’中占主导的奇虾类，两地距离长达750公里。”曾晗说。
除此之外，“花垣生物群”意想不到地产出了马尔虫等寒武纪中期远在北美的“布尔吉斯页岩生物群”中的代表性分子。
在寒武纪时期，华南板块与北美劳伦大陆被泛大洋分开，距离超过半个地球，这些运动能力、生态类型、生活史等不同的动物在“花垣生物群”中的存在，表明该时期寒武纪海洋动物存在长距离跨洋扩散的机制。
跨越大半个地球迁徙，动物们躲过大灭绝后就安定了吗？“没有，它们在不断演化。”研究团队对包括“花垣生物群”在内的45个寒武纪布尔吉斯页岩生物群开展了大数据分析。在整理出3149条物种产出信息、965个属的生物多样性数据集的基础上，团队采用非度量多维尺度分析，揭示出辛斯克大灭绝事件前后全球生物群的组成存在明显差异，表明寒武纪演化生物群在辛斯克大灭绝事件中发生了重大转变。
基于“花垣生物群”和全球寒武纪软躯体生物群的大数据对比分析，研究团队还发现“花垣生物群”与远在北美的“布尔吉斯页岩生物群”之间存在较紧密的联系。由于二者均属于外大陆架深水生物群，这或暗示了外大陆架深水环境在灭绝事件前后扮演了生物避难所、演化创新起源地的重要角色。
“生命演化是有连续性的，即使发生大灭绝，但不同的生物会有不同的响应，一些生物总能找到‘出路’‘避难所’，然后继续演化。”朱茂炎说，“花垣生物群”科研潜力巨大，未来将进一步开展科学研究和保护利用工作，争取将生命演化的故事讲得更完整，更好地揭示生物大灭绝机制。
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