Paleobiology:大灭绝导致生物全球化
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生物全球化现象(Biotic Cosmopolitanism),即不同的地方物种组成变得非常相似,在地质历史时期多次出现。揭示地质历史时期的生物全球化现象有助于我们深入理解当前生态系统正在发生的生物均质化现象。

最近,中国地质大学(武汉)宋海军课题组选择古、中生代常见的一类化石——菊石(1)作为研究对象,研究了二叠纪-三叠纪831个属的古地理分布,发现在中生代初的两次灭绝事件后菊石都出现了全球化现象。



1. 早三叠世常见的菊石——聂拉木菊石


该研究首次提出了三种机制来解释生物全球化( 2):1)地方种的选择性灭绝;2)地方种变成广布种;3)新生出广布种;并利用两种生物地理网络计算方法对中二叠世-中三叠世的全球菊石地理分布数据进行分析。



2. 菊石全球化的三种机制


研究发现菊石在早三叠世出现了两次生物全球化现象(3),刚好对应二叠纪-三叠纪生物大灭绝以及Smithian晚期灭绝。在这两个时期,全球不同地区的菊石之间的相似性/连通性非常高( 4)。

3. 早三叠世菊石出现两次全球化现象





4. 中二叠世-中三叠世菊石生物地理分布及连通性



通过分析残存属和新生属的生物地理变化,发现二叠纪-三叠纪之交生物大灭绝后的菊石全球化现象的主要机制是地方种变成广布种和新生出广布种;而Smithian晚期菊石全球化现象的主要原因是地方种的选择性灭绝和新生种主要为广布种( 5)。


5. 早三叠世菊石全球化的机制对比


生物大灭绝时期环境波动剧烈,通常是全球性的,对全球的生物产生深远影响,因而不存在地理上的选择性。次一级的灭绝事件往往只是区域性的,因此地方种更容易遭受灭绝,而广布型物种更容易残存。两次菊石全球化现象在机制上的差异表明二叠纪-三叠纪之交生物大灭绝不存在地理上的选择性,而在Smithian晚期,广布型的菊石更容易残存。指示二叠纪-三叠纪之交生物大灭绝的影响范围是全球性的,而Smithian晚期的灭绝事件影响范围相对较小。这与两次灭绝时期的环境波动程度差异也是相符合的。

生物全球化现象在当今生态系统中也已经开始不同程度地出现。了解地史时期的生物全球化现象及其背后的机制,对于保护当今生物多样性具有参考意义。如:优先保护地方性的物种。


该研究由中国地质大学(武汉)博士研究生代旭和宋海军教授完成。相关工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院先导项目共同资助。




论文信息:

      Title: Toward an understanding of cosmopolitanism in deep time: a case study of ammonoids from the middle Permian to the Middle Triassic

      Authors: Xu Dai and Haijun Song٭

      Source: Paleobiology

      DOI: 10.1017/pab.2020.40

      Published online: 21 September 2020


论文链接:https://www.cambridge.org/core/journals/paleobiology/article/toward-an-understanding-of-cosmopolitanism-in-deep-time-a-case-study-of-ammonoids-from-the-middle-permian-to-the-middle-triassic/46061FDD66029172B20E8731D389F5B6