地大新聞網(wǎng)訊（通訊員 王奉宇）6月19日，地質(zhì)微生物與環(huán)境全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋海軍教授團(tuán)隊(duì)的研究成果《腕足動(dòng)物和有孔蟲(chóng)在大滅絕事件中通過(guò)形態(tài)簡(jiǎn)化來(lái)降低鈣化成本》在《自然—生態(tài)與進(jìn)化》（Nature Ecology & Evolution）雜志發(fā)表。博士研究生王奉宇是論文第一作者，宋海軍教授是通訊作者，合作者來(lái)自中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、美國(guó)加州大學(xué)、澳大利亞臥龍崗大學(xué)。
研究團(tuán)隊(duì)試圖解答一個(gè)地球科學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典問(wèn)題：像腕足動(dòng)物和有孔蟲(chóng)這樣的古代海洋生物，是如何在全球環(huán)境災(zāi)難中幸存下來(lái)的？這項(xiàng)研究聚焦于地球歷史上的兩次重大事件：約2.52億年前的二疊紀(jì)—三疊紀(jì)大滅絕（PTME）和約1.83億年前的早侏羅世大洋缺氧事件（T-OAE）。這兩次事件均由劇烈的火山活動(dòng)引發(fā)，釋放出大量二氧化碳進(jìn)入大氣，從而導(dǎo)致全球變暖、海洋酸化和缺氧等變化，對(duì)依賴(lài)碳酸鈣構(gòu)建殼體的海洋生物來(lái)說(shuō)是極大挑戰(zhàn)。
有孔蟲(chóng)和腕足是古生代海洋中常見(jiàn)的動(dòng)物，主要?dú)んw成分是碳酸鈣。這兩類(lèi)動(dòng)物在現(xiàn)代海洋中也存在。本研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力，有孔蟲(chóng)、腕足等海洋生物通過(guò)一種極具智慧的“節(jié)能”策略——簡(jiǎn)化殼體結(jié)構(gòu)。
以腕足動(dòng)物為例，它們通常擁有復(fù)雜精致的殼飾（稱(chēng)為殼褶），在正常條件下可用于防御或調(diào)節(jié)生理。但在大滅絕時(shí)期，這些殼褶大幅減少，許多物種甚至演化出完全光滑的殼體?；?225個(gè)標(biāo)本、1061個(gè)腕足物種的全球化石數(shù)據(jù)庫(kù)，團(tuán)隊(duì)分析發(fā)現(xiàn)，殼褶的數(shù)量和比例分別下降了36.4% 和60%。
而有孔蟲(chóng)則選擇了另一種生態(tài)策略：“瘦身”。對(duì)757個(gè)標(biāo)本、12個(gè)物種的分析顯示，在兩次滅絕事件中，有孔蟲(chóng)的殼體厚度平均減少了20%至60%。
殼體對(duì)這些生物來(lái)說(shuō)，是一個(gè)“高耗能工程”。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合數(shù)學(xué)建模與海水化學(xué)模擬，估算了它們?cè)诓煌h(huán)境下建造殼體所需的能量。研究結(jié)果表明：在嚴(yán)重的海洋酸化背景下，如果不改變?cè)袣んw結(jié)構(gòu)，鈣化所需能量會(huì)翻倍；而通過(guò)減少殼飾或減薄殼體，這些生物成功地將鈣化能耗降低超過(guò)一半（腕足動(dòng)物）或降低約20%至60%（有孔蟲(chóng)）。就像人在危機(jī)中放棄奢侈品，只為維持最基本的生存一樣。
火山噴發(fā)引發(fā)海洋酸化、缺氧與升溫，三者共同作用導(dǎo)致腕足動(dòng)物和有孔蟲(chóng)的形態(tài)簡(jiǎn)化。通過(guò)減少殼飾或減薄殼體，這些鈣化生物得以應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力下日益增加的鈣化能耗。
這種簡(jiǎn)化殼體的策略不僅僅是短期的生存手段，它還重塑了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。例如，失去復(fù)雜殼飾可能讓這些生物在生態(tài)互動(dòng)中變得更脆弱，甚至更易受捕食。但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這種變化可能催生新的物種，重新設(shè)定演化軌跡。更重要的是，這種策略并不局限于這兩次滅絕事件——在從古生代到新生代的多個(gè)大滅絕事件中，海百合、珊瑚、浮游生物等類(lèi)群也都出現(xiàn)了類(lèi)似的殼體簡(jiǎn)化現(xiàn)象。這表明，這種“結(jié)構(gòu)退化”或許是生物在壓力下普遍而有效地應(yīng)對(duì)方式。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02749-w
（編輯 焦思勤 審稿 陳華文）
鄂公網(wǎng)安備 42011102004169號(hào)
