南京,3月17日——约3400万年前,地球气候经历了一次深刻转变。
随着南极大陆大规模冰盖的形成,全球气候从相对温暖的"温室状态"逐步进入较为寒冷的"冰室状态"。
这场跨越数千万年的气候演变,究竟如何重塑海洋生命的格局?
中国科研人员近日给出了迄今最为精细的答案。
据南京大学17日发布的消息,该校科研团队联合国内外多家科研机构,首次以高时间分辨率系统重建了始新世至渐新世过渡期的全球海洋生物多样性演变历程。
研究成果近日刊载于国际学术期刊《自然-通讯》,在古气候与古生态学领域引发广泛关注。
一、问题:气候巨变如何改写海洋生命史 始新世至渐新世的气候转折,是地球近代地质史上规模最大的气候事件之一。
南极冰盖的形成不仅导致全球气温骤降,还引发了海平面下降、洋流格局重组以及深海碳循环的系统性变化。
然而,长期以来,受制于化石数据的分散性与地层对比精度的不足,科学界对这一时期海洋生物多样性的演变规律始终缺乏系统认识,相关研究多停留于局部剖面或单一类群的定性描述层面。
二、原因:数据整合与算法创新打开研究新窗口 此次研究的突破,源于数据规模与方法论的双重创新。
研究团队以有孔虫作为核心研究对象。
这类微体海洋生物分布广泛、演化迅速,其壳体在地层中易于保存,是追踪古气候与古海洋生态变化的理想载体。
团队依托自主研发的地层古生物大数据平台,系统整合了全球161条地层剖面及钻井的化石记录,累计获取1269个有孔虫物种的约4万条化石产出数据,构建起迄今规模最大的有孔虫古生物数据库之一。
在方法层面,团队创新开发了新一代定量地层学算法。
该算法借鉴生物遗传学中的进化机制,将每一种可能的全球地层对比方案模拟为一条"基因序列",通过模拟变异、重组与自然选择的迭代过程,从海量方案中筛选出最优对比结果。
这一方法有效突破了传统地层对比精度的瓶颈,使研究团队得以构建出自4800万年前至2000万年前、具有高时间分辨率的全球有孔虫多样性演变曲线。
三、影响:生态重组远比想象复杂 研究结果显示,始新世至渐新世过渡期的海洋生态变化,并非此前部分研究所描述的"集体灭绝",而是一场不同类群命运迥异的深层生态重组。
研究团队将有孔虫分为三类加以分析:生活于海水表层的浮游有孔虫、栖居于浅海温暖海底的大底栖有孔虫,以及分布范围较广的小底栖有孔虫。
结果表明,浮游有孔虫与大底栖有孔虫因长期生活于浅水环境,对海洋表面温度和海平面变化高度敏感,在南极冰盖形成之际遭遇了显著的物种灭绝事件。
与此形成对比的是,小底栖有孔虫在晚始新世早期经历了一轮明显的物种辐射,种类数量快速增加,随后才进入漫长的衰退阶段。
研究人员认为,这一差异化响应更多反映了深海环境条件与碳循环过程的波动,而非单纯受制于表层海水温度的变化。
上述发现表明,气候变化对海洋生态系统的影响具有高度的层次性与复杂性,不同生态位的生物类群对同一气候事件可能呈现出截然不同的响应路径。
四、前景:古气候研究为应对当代挑战提供参照 此项研究的意义不仅在于还原地球历史上一段关键的生态演变过程,更在于为理解当代气候变化对海洋生物多样性的潜在影响提供了深远的历史参照。
当前,全球海洋正面临气候变暖、酸化加剧与生物多样性下降等多重压力,而地质历史中的气候转折事件,恰恰为评估生态系统的响应阈值与恢复能力提供了不可替代的自然实验样本。
从3400万年前的降温与冰盖成形到海洋生态格局重塑,地球系统用漫长时间写下“环境变—生态变”的历史注脚。
把远古海洋的细节“看清楚”,不仅是对地球演化的追问,也是在为理解当下与未来的海洋变化建立更坚实的科学参照。
科学界持续推进数据、方法与合作的协同创新,将有助于在复杂不确定性中把握生态系统演变的关键线索。