地球漫長的生命期分為隱生宙和顯生宙階段，大約在5.39-4.87億年前，開啟了顯生宙的第一個紀元“寒武紀”，這次地球-生命系統(tǒng)演化史上的偉大創(chuàng)新事件就是“寒武紀生命大爆發(fā)”。然而好景不長，在大約5.13億年前，寒武紀生命大爆發(fā)被顯生宙第一次生物大滅絕事件打斷，這次大滅絕事件被稱為辛斯克事件。

然而，因為缺乏相對完整的化石證據，有關顯生宙第一次大滅絕事件對全球海洋生態(tài)系統(tǒng)的真實影響如何，學界并不清楚。中國科學院南京地質古生物研究所等相關團隊，在湘西發(fā)現(xiàn)寒武紀“花垣生物群”，在國際上首次揭示了此次大滅絕事件的神秘面紗。相關成果于北京時間今天（1月29日）發(fā)表于國際學術期刊《自然》。顯生宙第一次生物大滅絕時期，生物到底經歷了什么？

花垣生物群，位于湖南省湘西土家族苗族自治州花垣縣境內，2020年發(fā)現(xiàn)以來，目前累計采集到的化石標本超過5萬多塊。中國科學院南京地質古生物研究所朱茂炎團隊接到其中一部分化石標本后，意識到這些化石標本保存好、發(fā)掘潛力大，科學價值重大，隨即組織隊伍開展了持續(xù)五年的野外發(fā)掘和系統(tǒng)的化石采集工作。在外人看來枯燥又艱苦的野外發(fā)掘工作，在中國科學院南京古生物所副所長、研究員趙方臣眼里，卻有著拆盲盒的樂趣。

趙方臣：對我們搞地學的這種談不上艱苦，我們去挖化石是一種非常開心的一件事情。當然，你不知道下一錘你會敲出什么東西，這個就相當于開盲盒似的，然后不斷去挖掘，因為我們知道這個地方肯定是有化石。所以野外的時候一般需要像我們工作經驗比較豐富的，打開之后，下一眼就看出是個新的。這種野外的系統(tǒng)性采集，有時候你也不能急，你要一層一層地去采，而且每天要做好各種記錄。野外的工作很重要，是直接獲得我們化石證據最直接的手段。

開展花垣生物群化石發(fā)掘的中國科學院南京古生物所野外科考隊

研究團隊發(fā)現(xiàn)花垣生物群所屬時代屬于辛斯克滅絕事件之后的寒武紀第四期，價值非凡。團隊果然打開了“盲盒”中多個“隱藏款”：他們從早期階段采集的8681件動物化石個體中識別出了153個動物物種，其中59%代表了新物種。花垣生物群既保存了包括奇蝦類在內的完整動物個體，又保存了柱頭蟲等多種全身軟體的動物，同時展現(xiàn)出高保真度的軟軀體生物學結構，比如腸道、消化腺等組成的消化系統(tǒng)，視神經、腹神經索在內的神經組織，以鰓為代表的呼吸器官等等。通常而言，相比于具有骨骼和外殼的動物，軟軀體動物的化石很難被保存。那么，這些化石為什么能被這么清晰保存下來？

中國科學院院士、中國科學院南京古生物研究所研究員 朱茂炎：這個過程我們現(xiàn)在認為一個基本的共同特點，就是這些化石都保存在細顆粒的快速的沉積物里面，它是一個沉積過程非?？斓?，那么對外界的隔離程度比較大，由于整個海底又比較缺氧，沒有生物的擾動和捕食，所以生物一旦被快速的沉積物裹進去以后，它的降解就會減慢，所以保存的機會就比正常的環(huán)境要大得很多。

花垣生物群代表性軟軀體動物化石：從左至右、從上至下依次為開腔骨、海綿、櫛水母、蠕蟲、奇蝦類、娜羅蟲、爬胃蟲、被囊動物、分類不明囊狀動物

花垣生物群展現(xiàn)了一個具有復雜生態(tài)系統(tǒng)的深水動物群落，這些生物在寒武紀時期生活在外大陸架深水環(huán)境。中國科學院南京古生物所澄江站站長、副研究員曾晗表示，作為地球上最早的巨型動物和頂級捕食者，多樣的奇蝦類動物在花垣生物群中的發(fā)現(xiàn)，表明存在一個具有復雜捕食關系的食物網。

曾晗：我們在花垣生物群寒武紀的深水動物群落中，實際上能夠明顯發(fā)現(xiàn)浮游和游泳的動物占比比較高，這種特征實際上和我們現(xiàn)代海洋中的深水動物群落也是相似的。同時，我們在這里面又發(fā)現(xiàn)了目前已知最早的，而且是高度多樣的，類似于樽海鞘的這種浮游的被囊動物。在現(xiàn)代海洋中，樽海鞘實際上在海洋的生物碳泵中發(fā)揮了很重要的作用，它可以將海洋中懸浮的這些有機碳轉化成更大的糞球粒，加速了海洋的有機碳的埋藏，對我們全球的碳循環(huán)實際上是發(fā)揮了重要的作用。表明寒武紀的時候已經出現(xiàn)了類似于我們現(xiàn)代海洋的這種生物碳泵的機制，對我們了解寒武紀時期全球碳循環(huán)也是具有重要的啟示意義。

花垣生物群生態(tài)復原圖（楊定華繪制）

花垣生物群大量的深水動物群落的發(fā)現(xiàn)也表明，辛斯克滅絕事件對淺水軟軀體生物群造成了重大影響，而對深水生物群的影響有限。

朱茂炎：淺海的生物群一般情況下都是多樣性的，現(xiàn)代海洋一樣的，多樣性最高的地方都在淺海上或者生物礁的這些生物，它的運動能力強，它消耗氧的能力比較多，它的營養(yǎng)要求也比較高。所以一旦生態(tài)危機發(fā)生以后，特別是缺氧，營養(yǎng)貧乏，對這些淺海生物群的破壞是非常明顯。但是對深海來說，它本身含氧量比較低，營養(yǎng)也比較弱，所以它的生態(tài)承受壓力能力比較強。所以一旦生態(tài)危機來了以后，深海生物群承受的生態(tài)壓力的能力，比別的淺海生物群好得很多。

此外，花垣生物群中還意想不到地產出了一些寒武紀中期遠在北美的布爾吉斯頁巖生物群中的代表性分子。曾晗表示，在寒武紀時期，華南板塊與北美勞倫大陸被泛大洋分開，距離超過半個地球，這些運動能力、生態(tài)類型、生活史等不同的動物在花垣生物群中的存在，表明該時期寒武紀海洋動物存在長距離跨洋擴散的機制。

曾晗：我們在花垣生物群中發(fā)現(xiàn)各種各樣不同運動能力、不同生活史、不同生態(tài)類型的這樣一些動物，它們實際上都實現(xiàn)了長距離的跨洋擴散。這就說明我們在寒武紀時期，實際上像動物這些幼蟲也是隨洋流進行擴散的這樣一種機制。

總的來說，研究團隊基于花垣生物群的發(fā)現(xiàn)，填補了寒武紀生命大爆發(fā)之后關鍵時段全球頂級軟軀體化石群缺失的空白，揭示了顯生宙第一次生物大滅絕事件前后全球海洋生態(tài)系統(tǒng)的轉變，同時表明外大陸架深水環(huán)境在滅絕事件前后扮演了生物避難所、演化創(chuàng)新起源地的重要角色。曾晗表示，這些發(fā)現(xiàn)對于我們理解現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)變化具有重要意義。

曾晗：從小的方面來說，我們現(xiàn)代動物界里面，實際上絕大多數(shù)動物它也是軟體的，那么我們在寒武紀發(fā)現(xiàn)這些早期動物，它們的這些軟軀體結構為我們解答現(xiàn)代這些動物門類的起源和早期演化具有很重要的意義。那么，往大的方面說，因為我們常規(guī)的化石記錄是很難保存這樣的軟軀體的結構，我們只有發(fā)現(xiàn)像這樣的軟軀體的特異埋藏化石群，才真正能夠很好地真實反映當時整個生態(tài)系統(tǒng)、整個動物群落的一種面貌。

研究團隊指出，受全球環(huán)境變化和人類活動的影響，當今地球可能正在發(fā)生“第六次生物大滅絕”事件。朱茂炎認為，揭示顯生宙第一次生物大滅絕的過程和機制對科學認識生物多樣性演化具有重要科學意義。

朱茂炎：這次大滅絕我們主要是揭示了一個重要的現(xiàn)象，就是在淺海的海洋生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了明顯的重大的生態(tài)重創(chuàng)，但是在深海的一些生態(tài)系統(tǒng)的影響并沒有想象那么大，相對于后面的5次大滅絕。每一次大滅絕的過程都不太一樣，但是揭示這次大滅絕過程以后，會對每一次大滅絕重新認識。我們人類現(xiàn)在活動對地球生態(tài)系統(tǒng)造成了顯著的影響，生態(tài)危機頻頻，我們可以從地球歷史上大滅絕的這些過程去科學地認知，這樣的話我們就能知道到底不同的生態(tài)危機是什么原因形成的，它的影響程度在哪里，在哪些地方受到影響，這些都是給我們帶來了一些很好的啟示。

監(jiān)制｜樊新征

記者｜朱敏 錢成 胡凡