5.5亿年前在海底打洞竟改变地球环境与生命演化

xinwen.mobi · 发表于昨天 21:25

5.5亿年前的地下工程师：海底打洞如何改变地球生命轨迹
在湖北宜昌一片古老的岩层中，隐藏着关于地球生命大爆发的秘密——一些5.5亿年前在海底打洞的微小生物，不经意间成为了地球生命演化的“幕后推手”。

中国科学院南京地质古生物研究所的科学家们最近在湖北宜昌“石板滩生物群”发现了一套迄今最古老的复杂三维潜穴系统。这些保存在约5.5亿年前地层中的遗迹化石，将动物复杂掘穴行为的确切出现时间提前了约1000万年。

这些远古的“地下工程师”在海底沉积物中的三维探索，不仅永久改变了海底结构，还引发了地球环境的巨变，甚至可能导致了第一次埃迪卡拉生物群灭绝事件的发生。

01 发现“时间胶囊”：石板滩生物群
在中国湖北的三峡地区，古生物学家找到了一个完美的“时间胶囊”——石板滩生物群。这些化石完美地保存在石灰岩中，生活在约5.5亿至5.43亿年前，正好处于埃迪卡拉纪向寒武纪过渡的“咽喉要道”。

这个生物群保存的化石种类多样、细节丰富，如同一部纪录片，记录下这一关键转折期的生态实况。

石板滩生物群已经因其“明星居民”而轰动世界：比如可以“行走”的夷陵虫，将分节动物的出现时间提前了近千万年；还有螺旋网格海绵，为海绵早期演化提供了关键证据。

然而，这次发现的主角不是实体化石，而是动物行为的“日志”——遗迹化石。

02 复杂地下工程：三维潜穴系统
研究人员在石板滩生物群中发现了多种令人惊叹的复杂三维潜穴化石，这些不再是动物在海底表面的简单平面爬迹，而是向地下深处开拓的立体工程。

这些远古的“地下工程”复杂程度令人惊叹。

之字型矿道：研究人员建立了一个新遗迹化石种——“旋脊锯形迹”，结构显示，造迹生物能够进行有节奏、可重复的推进和探测。

复合公寓：被称为“多山迹Lamonte”的遗迹，将水平的生活隧道、垂直的通道以及表面的爬迹连接在一起，集行走、觅食、短暂栖息多种功能于一体。

蝌蚪状遗迹：一端膨大，另一端逐渐狭窄的潜穴结构，很像一种高效的“挖一勺”觅食策略——动物向下探出一个坑获取食物，然后沿着藻席层前进并钻出地面。

这些形态各异的潜穴都指向一个革命性变化：动物对生态空间的利用，发生了从二维平面到三维立体的根本性跃迁。

03 虫虫工程师：谁建造了这些复杂结构？
遗迹化石是动物活动留下的痕迹，多种生物只要具有相似的构造或相近的运动方式都可能产生相似的遗迹。那么，到底是谁制造了这些复杂的结构？

现代遗迹学研究表明，动物需要发达的神经系统和精确的肌肉控制，才能留下这些三维遗迹。像鳃曳动物或一些节肢动物的幼虫，都能制造出类似的复杂潜穴系统。

早期挖掘者很可能是一些蠕虫类生物。只有具有两侧对称的动物——不仅是前后对称，而且是上下对称——才能创造出这样的图案。

04 环境革命：从微生物席到现代型海底
在埃迪卡拉纪，海洋底质是由微生物席主导、结构单一的环境。微生物像毛毯一样平铺在海底，“毯子”下面长期处于缺氧状态，生物的活动范围都局限在微生物席的表面。

当后生动物开始向沉积物深部进行三维探索时，这种“改造”将原本由微生物席主导、结构单一的海洋底质，变成了被生物扰动、层次分明的现代型海底，永久性地改变了地球环境与生命演化的轨迹。

05 生态连锁反应：引发灭绝与创造新生
“虫虫工程师”的杰作产生了密集的生物扰动，破坏了浅海地层沉积物表面的微生物席。这如同一颗“生态炸弹”，通过破坏底质、竞争空间等方式，对埃迪卡拉生物造成巨大压力。

研究人员认为，这些复杂行为的出现及其生态累积效应，不仅破坏了沉积物表面的微生物席，还进一步瓦解了依赖微生物席生存的埃迪卡拉型生物的生态环境。

这触发了约5.5亿年前第一次埃迪卡拉生物群灭绝事件，近80%的埃迪卡拉生物消失。

随后，埃迪卡拉纪结束，寒武纪来临，环境剧变和生态竞争的叠加，导致了第二次大灭绝，彻底扫清了旧世界的残余。

而“虫虫工程师”创新所开辟的、松软的混合底质，创造出新的生态位，恰恰为那些需要藏匿、觅食和建造庇护所的显生宙动物准备好了舞台。

06 全球影响：早期动物与气候变化
2018年《自然通讯》发表的一项研究揭示了这些早期挖洞动物的全球尺度影响。当最早的蠕虫类生物在海底挖洞时，它们的蠕动扰动了以前未被分解而逐渐累积起来的、沉淀在海底的层层有机物。

对水下沉积物的扰动促进了有机物的分解，于是导致了重大的环境变化。

这一过程消耗更多氧气，产生更多二氧化碳，导致全球变暖。

科学家们构建的地球数学模型证实，这些小动物的进化确实减少了海洋和大气中的氧气，也增加了大气中的二氧化碳含量，导致了全球变暖。

在接下来的1亿年里，地球及其原始居民经历了一次又一次的大规模物种灭绝。

07 人类世的启示：历史会重演吗？
埃克塞特大学的蒂姆·兰顿教授指出：“早期动物以一种对自身不利的方式改变世界，这与我们人类现在对地球的所作所为有着有趣的相似之处。”

虽然环境变化本身具有可比性，但关键的区别在于环境变化发生的时间尺度——“在我们的研究中，我们谈论的是数千万年——现在我们谈论的是几个世纪，甚至更短。”凡·德·维尔德博士解释道。

现代世界，大量二氧化碳被排放到大气中，导致全球变暖，海洋区域缺氧，科学家们警告说，我们正在经历另一次大规模灭绝。

在宜昌石板滩生物群的化石中，那些之字型、蝌蚪状的地下通道，如同古老的时间胶囊，向我们传递着来自5.5亿年前的信息。那些看不见的“虫虫工程师”用它们微不足道的打洞行为，永久性地改变了地球环境与生命演化的轨迹。

它们的行为引发的连锁反应，为后来寒武纪生命大爆发搭好了“舞台”。微小的改变可以产生深远的影响——5.5亿年前发生在海底的故事，对今天人类如何与地球互动，依然有着重要的启示意义。

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