動(dòng)物對(duì)沉積物的三維擾動(dòng)，改變了遠(yuǎn)古海洋的生態(tài)格局，為“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”鋪平了道路。

近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所團(tuán)隊(duì)，在三峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一組保存完好的三維潛穴化石，將動(dòng)物復(fù)雜行為的起源追溯到了5.5億年前的埃迪卡拉紀(jì)。該發(fā)現(xiàn)改變了學(xué)界對(duì)早期生命演化的認(rèn)識(shí)。

01

革命性轉(zhuǎn)變

從平面到立體

此前學(xué)界普遍認(rèn)為埃迪卡拉紀(jì)的生物，大多是在海底表面留下簡單的爬痕或淺層水平潛穴。直到寒武紀(jì)，生物才逐漸發(fā)展出垂直或斜向挖掘沉積物的能力，形成復(fù)雜的三維潛穴系統(tǒng)。

然而，研究團(tuán)隊(duì)在屬于埃迪卡拉紀(jì)的三峽地區(qū)“石板灘生物群”遺跡中發(fā)現(xiàn)，化石具有類型多樣的三維復(fù)雜潛穴系統(tǒng)遺跡，包括鋸形跡、多山跡與蝌蚪狀潛穴等類型。

與更早期僅停留在沉積物表面的簡單爬跡不同，三維潛穴是動(dòng)物行為復(fù)雜化的重要標(biāo)志，這些化石首次展現(xiàn)出動(dòng)物向沉積物內(nèi)部“縱向探索”的能力。

▲石板灘生物群中的鋸形跡遺跡化石（圖片來源：南京古生物所）

這些精心構(gòu)造的地下通道網(wǎng)絡(luò)，表明它們不再是海底的“表面過客”，可進(jìn)行有計(jì)劃的、主動(dòng)的沉積物探測(cè)，是能夠主動(dòng)挖掘、構(gòu)建三維棲居空間的生態(tài)系統(tǒng)“工程師”。

02

微小行為引發(fā)

生態(tài)巨變

在埃迪卡拉紀(jì)，海底普遍覆蓋著一層堅(jiān)韌的“微生物席”，這層生物膜為當(dāng)時(shí)固著或簡單移動(dòng)的大多數(shù)生物提供了穩(wěn)定的棲息地。

這些早期動(dòng)物的挖掘行為，在當(dāng)時(shí)的海洋生態(tài)系統(tǒng)中引發(fā)了一系列連鎖反應(yīng)。這些“工程師”的活動(dòng)破壞了“微生物席”的穩(wěn)定性，動(dòng)搖了舊有生態(tài)系統(tǒng)的根基。

▲穗狀夷陵蟲實(shí)體（左）、遺跡（右）和化石復(fù)原（中）（圖片來源：南京古生物所）

研究顯示，在石板灘地層中，潛穴化石的豐度與典型的埃迪卡拉紀(jì)宏體化石的豐度呈負(fù)相關(guān)。在潛穴密集的層位，原有的埃迪卡拉紀(jì)生物變得稀少。

這表明，這些“工程師”可能通過競(jìng)爭空間、資源或間接破壞微生物墊基底，局部排擠了適應(yīng)舊生態(tài)系統(tǒng)的生物群落。

03

連接兩個(gè)世界的橋梁

這些行為革新促進(jìn)了元素循環(huán)的變革。盡管埃迪卡拉紀(jì)仍處于低氧條件下，這些擾動(dòng)還難以大規(guī)模氧化深層沉積物，但“工程師”的活動(dòng)無疑增強(qiáng)了沉積物的物理混合，影響了磷、碳、硫等關(guān)鍵元素的生物地球化學(xué)循環(huán)。

這些具有兩側(cè)對(duì)稱身體構(gòu)型的動(dòng)物所驅(qū)動(dòng)的行為革命，架起了一座橋梁，連接了埃迪卡拉紀(jì)相對(duì)靜態(tài)的“微生物席墊”世界，和寒武紀(jì)開始出現(xiàn)的、動(dòng)物與沉積物劇烈相互作用的“混合基底”世界。寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的序幕，在5.5億年前已然拉開。

▲石板灘生物群的遺跡化石復(fù)原圖（圖片來源：南京古生物所）

從平面到立體，從穩(wěn)定到動(dòng)態(tài)。石板灘生物群記錄了動(dòng)物從在海底表面簡單“漫步”，到主動(dòng)向地下三維空間“開拓”的根本性轉(zhuǎn)變。

本次發(fā)現(xiàn)將復(fù)雜三維洞穴系統(tǒng)的出現(xiàn)時(shí)間，明確提前到了埃迪卡拉紀(jì)晚期，揭示了動(dòng)物自身行為方式的革新是驅(qū)動(dòng)地球環(huán)境和生命演化的強(qiáng)大力量。正是這些古老“工程師”們看似微小的挖掘行為，在漫長的時(shí)間尺度上，最終撬動(dòng)了整個(gè)星球的生態(tài)格局。

來源：中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所

責(zé)任編輯：閆文藝