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近日，中國科學院南京地質古生物研究所國際科研團隊，在英國威爾士中奧陶世地層中發現一個保存有大量精美軟軀體化石的特異埋藏化石庫。該生物群已發現有170多種生物，其中海綿動物最為豐富，約40種。這項研究揭示了4.62億年前奧陶紀海洋生物多樣性和生態面貌，相關成果于2023年5月1日發表在國際期刊《自然》子刊《自然-生態與進化》。

(資料圖)

△城堡灘生物群群落重建圖（楊定華繪制）

“特異埋藏化石庫”保存大量軟軀體化石

化石是研究地球歷史、生物演化重要的直接證據，特別是保存有軟軀體的生物類群，為了解早期生物的形態和生態群落特征，提供了寶貴的窗口，這類型生物群被稱為“特異埋藏化石庫”。

△城堡灘生物群中未知軟軀體生物

此次，由南京古生物所外籍科學家JosephP.Botting、副研究員馬俊業與研究員張元動等組織的國際科研團隊發現的“布爾吉斯頁巖型”特異埋藏化石庫——城堡灘生物群，位于英國威爾士中部城堡灘采石場。

“布爾吉斯頁巖型”對普通人來說，可能是一個略顯陌生的名詞，但在古生物學界可是大名鼎鼎。這類化石庫最早于1909年發現于加拿西南部的寒武紀中期布爾吉斯頁巖中，并因此得名。這類巖層保存下的化石庫，不僅可以保存動物骨骼，還能保存下軟體形態的組織、器官。對于研究遠古軟軀體生物的科學家來說，“布爾吉斯頁巖型”意味著更高的價值。但保存完好的“布爾吉斯頁巖型”化石庫通常限于寒武紀，而在年代更新的奧陶紀地層中鮮有發現。

正因如此，城堡灘生物群具有較高的研究價值。通過研究表明，該地區在奧陶紀時期位于阿瓦隆尼亞大陸板塊，處在南半球溫帶地區，城堡灘生物群的時代距今約4.62億年。

奧陶紀因生物多樣性大幅度增加，在科學界有“奧陶紀生物大輻射”之稱。那個時代的生物，不再囿于近海，而是向更廣闊的大洋進軍。在近岸淺海、遠洋深海、水體表層、海洋底質都被種類豐富的生物占領，從此之后海洋開始真正熱鬧起來。

“迷你世界”構成了完整食物鏈

截至目前，城堡灘生物群已發現有170多種生物，涵蓋海綿動物、刺細胞動物，棘皮動物、脊索動物，節肢動物、軟體動物、星蟲類、曳鰓動物、苔蘚動物、環節動物、腕足動物等多個動物門類。其中，海綿動物最為豐富，約40種。研究人員發現了一種海綿，屬于現代六射海綿的干支類群，已具有了現代海綿的一些原始特征。

△城堡灘生物群具礦化骨骼生物

體型“迷你”是城堡灘生物群的一大特征。該生物群中大多數生物體長為1-5毫米，比米粒大不了多少。“最大的研究難點，就是體型小。”馬俊業介紹，科研人員用上了電子顯微鏡觀察和掃描。

這個毫米級的“迷你世界”，已經構成了一個比較完整的食物鏈。在食物鏈的頂端，是一種長相類似寒武紀歐巴賓海蝎的節肢動物，屬于捕食型生物。而在食物鏈的底端，是各種海藻，它們是各種濾食動物的“主菜”。食物鏈的中部則是海綿動物、腕足動物，筆石等生物。

△城堡灘生物中六足類節肢動物

通過對比早奧陶世“布爾吉斯頁巖型”動物群，研究團隊認為，無論是從總體生物，還是軟軀體生物方面，城堡灘動物群都具有較高的生物多樣性。城堡灘動物群不僅提供了海洋動物群由寒武紀生物群向古生代生物群演變的新視角，也揭示了海洋生態平衡系統從寒武紀捕食型主導向古生代濾食性動物主導類型轉變的新階段。

是何種原因促成了這種變化？馬俊業推測，寒武紀末-奧陶紀初期，海洋環境發生了變化，浮游生物大量出現，促生了慮食性動物的繁盛。同時，研究人員還發現了一些節肢動物中現代泛甲殼生物的干支類群，進一步豐富了當時的生物多樣性。

未解之謎：為什么它們都是小個頭？

這次發現的許多化石保存著軟組織，消化系統、眼睛、視神經和大腦等。目前，軟組織的材料還在整理中。馬俊業表示，若能發現細節保存比較好的大腦組織，對研究大腦演化將有重要幫助。

在研究中，還有一些未解之謎尚待揭開答案。與以往發現的奧陶紀化石相比，城堡灘生物群明顯體型更小，是什么因素促使這里生活著種類豐富的小型生物？

有假設認為，它們可能尚處于幼年階段，但從分類上來看，這些生物具有可以詳細分類的具體特征，可以初步排除幼年階段的可能性。

低氧環境，也是可能造成生物小體型的因素。但城堡灘生物群具備相當豐富的多樣性，這說明當時的環境有利于生物生長。因此，馬俊業認為，低氧可能不是關鍵因素，這個神奇的“迷你世界”中生物體積之謎，值得進一步的研究。

（來源 現代快報全媒體）

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