“化石记录显示,腕足类是古生代海洋中最常见的底栖生物,无处不在,双壳类在古生代海洋中则为边缘成员。大灭绝之后,两者的地位发生了对调。更为神奇的是,这两类生物的取代事件与大灭绝同时,似乎发生在‘一夜之间’。”陈中强说,早在一个多世纪前科学家就关注此现象,但关于生物取代的驱动力一直悬而未决。
研究团队利用高性能计算机,对近5亿年来的近33万条化石记录进行了贝叶斯模拟分析,计算出这两类生物的长时间尺度的新生与灭绝速率。结果表明,两者在侏罗纪之前具有彼此相似的多样性速率演化趋势,证明两者均受到主要环境事件的影响。
此外,研究团队还利用多变量生灭模型,模拟不同生物与非生物因素对两者多样性演化速率的相关程度,发现大灭绝后整个海洋生物多样性的锐减促进了两者新生率上升,而双壳类与腕足类并不存在显著的竞争关系。值得注意的是,在转折的关键时期,即大灭绝后,急剧升高的海水温度限制了腕足动物的生存与复苏,但双壳类没有受到影响。
研究结果表明,2.52亿年前的大灭绝事件对腕足类造成了灾难性打击,从而导致两类动物多样性的转换;双壳与腕足对外界环境耐受程度上的差异进一步加速了这一转变的发生。“面对如今全球快速变化的气候环境,如何进行生物保护,避免腕足类悲剧的发生是迫切需要考虑的问题。”文章第一作者郭镇说。