大冰期導(dǎo)致奧陶紀(jì)末生物大滅絕

作為生物演化史上的重大事件，生物大滅絕是生物演化的一種特殊動力。自上世紀(jì)八十年代以來，國內(nèi)外學(xué)者研究顯生宙五次生物大滅絕成果豐碩，在社會上產(chǎn)生了一定影響。

盡管如此，近年來，有關(guān)奧陶紀(jì)末生物大滅絕研究仍熱點(diǎn)頻出。比如，哪個(gè)生物組合代表了大滅絕的肇端標(biāo)志？大滅絕是二幕式還是一幕式？究竟是什么因素推動了大滅絕的發(fā)生？

奧陶紀(jì)末生物大滅絕是顯生宙第一次生物災(zāi)變事件，也是古生代演化動物群經(jīng)長期大輻射而頗具規(guī)模后所遭受的第一次重創(chuàng)。它造成了海洋生物約50%屬和80%種消亡，滅絕量值居于“五大滅絕事件”中的第二位。

而可以代表華南奧陶紀(jì)末生物大滅絕肇端標(biāo)志的又是哪個(gè)生物組合？中國科學(xué)院院士戎嘉余研究發(fā)現(xiàn)，上揚(yáng)子區(qū)發(fā)育大滅絕第一幕的觀音橋?qū)樱ń闅は啵┡c滅絕前的五峰組（筆石頁巖相）之間、下?lián)P子區(qū)新開嶺層中有一段“混合相地層”，代表了奧陶紀(jì)最晚期沉積-生物-環(huán)境發(fā)生重大變化的過渡階段。它記錄了南方大陸冰蓋的形成對華南各地產(chǎn)生不同影響的開始。

研究人員根據(jù)半個(gè)多世紀(jì)所積累的材料，系統(tǒng)記述了“混合相地層”的優(yōu)勢化石腕足類稀少貝(Manosia)，并確立了它的分類地位。新的研究表明，稀少貝腕足動物組合的時(shí)空分布有一個(gè)“先淺水、后深水”的穿時(shí)過程。在上揚(yáng)子區(qū)淺水海域，這個(gè)組合僅限于凱迪期末，但幾乎同時(shí)遷移到較深水域，并演化延續(xù)到了赫南特期之初。至赫南特階早期，該組合侵入到下?lián)P子深水海域，并在中期滅絕了。因此，華南奧陶紀(jì)末大滅絕的肇端，并非始于原來以為的赫南特期初，而是凱迪期末。其標(biāo)志也不是赫南特貝動物群本身，而是稀少貝組合的出現(xiàn)。

奧陶紀(jì)末大滅絕為二幕式還是一幕式？長期以來，該滅絕事件被描述由兩幕組成：第一幕起因于凱迪期與赫南特期之交岡瓦納冰蓋的形成，造成新的涼水海洋生物全球廣布；第二幕則由于赫南特期晚期冰川消融，導(dǎo)致早前的涼水動物的整體消亡。二幕式滅絕模式曾被廣泛認(rèn)可。

然而近來，中科院南京地質(zhì)古生物研究所科學(xué)家進(jìn)一步研究卻發(fā)現(xiàn)，這一經(jīng)典模式所基于的區(qū)域?qū)Ρ葘?shí)際上多限于地層單位階一級的精度，對于碳酸鹽沉積及底棲動物而言尤其如此。

該研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)總結(jié)奧陶紀(jì)-志留紀(jì)之交全球各板塊底棲動物群(以珊瑚和腕足為代表)的宏演化序列發(fā)現(xiàn)，它們自下而上有三套“迥異”的底棲動物群。在高精度綜合地層框架和新的對比精度下，經(jīng)過對華南底棲動物群數(shù)據(jù)的精細(xì)統(tǒng)計(jì)與分析，提出了奧陶紀(jì)末生物大滅絕僅有一幕的新模式。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，大滅絕發(fā)生在凱迪期與赫南特期之交，與南極岡瓦納冰蓋的大規(guī)模形成時(shí)間相吻合。隨著赫南特期早期冰期的持續(xù)，以赫南特貝為代表的涼水動物群，迅速擴(kuò)張并占領(lǐng)全球，后生動物礁完全消失。而且，在赫南特期中晚期，冰期雖已結(jié)束，但氣候波動依舊存在，造成了海洋動物群的更替，但整體上并沒有大滅絕的發(fā)生，相反，有些類群（如珊瑚、海綿）的多樣性，甚至還明顯增加。

奧陶紀(jì)早期曾發(fā)生史上最大的生物輻射事件，奠定了整個(gè)古生代生物演化的格局。但地球環(huán)境的巨變，觸發(fā)了顯生宙第一次生物大滅絕，由此以奧陶紀(jì)先后上演全球性大輻射和大滅絕而載入地球史冊，成為科學(xué)家研究熱點(diǎn)、成果輩出的動因。

（作者系中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽(yù)館長）