3.7億年前的泥盆紀(jì)晚期，華南地區(qū)還是一片海洋，碧藍(lán)的海水輕輕拍打著沙灘，距離海岸線不遠(yuǎn)處，是大大小小的生物礁體系。
潛入水下，就像是置身于海底總動員的世界，在一簇簇翩翩起舞的珊瑚和層孔蟲礁石中，各種海洋生靈穿梭往來、生息不止……
但是，這個空前繁盛的生物礁很快就迎來滅頂之災(zāi)：隨著全球氣候變冷，導(dǎo)致海平面下降，大量生物礁露出水面，迅速死亡，而這僅僅是泥盆紀(jì)生物大滅絕的開端。
那么，這些生物礁恢復(fù)生機(jī)、重現(xiàn)繁榮用了多久?3億多年前的生物大滅絕給了人類什么啟示?科技日報記者12月14日從中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，該所晚古生代研究團(tuán)隊要樂副研究員與中外學(xué)者合作，用大量中國標(biāo)本見證了晚泥盆世生物大滅絕后生物礁復(fù)蘇演化過程，成果分別登上國際期刊《地球科學(xué)評論》《三古》和《Geological Journal》。
甘肅、廣西兩處標(biāo)本還原生物礁重生之路
在3.85億—3.71億年前的泥盆紀(jì)中晚期，地球迎來了生命演化的重要階段。這一時期，海洋中發(fā)育了生命起源以來最大規(guī)模的后生動物礁體系，以層孔蟲和珊瑚為主要造礁動物。但是在3.71億年前和3.59億年前，分別發(fā)生了兩次生物滅絕事件，層孔蟲—珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)隨之崩潰和消失。
今天看來，構(gòu)成泥盆紀(jì)生物礁的珊瑚與層孔蟲都是較為低等的動物，但是生物礁包含海洋中最為復(fù)雜多樣的生態(tài)系統(tǒng)，也是地球生命演化中最為重要的基因?qū)殠臁?/p>
“為了揭示晚泥盆世生物滅絕后，中國密西西比亞紀(jì)生物礁的復(fù)蘇演化過程與全球是否具有一致性，我們與國內(nèi)外合作者詳細(xì)研究了甘肅平川大水溝剖面前黑山組疊層石礁和廣西田林甘垌子剖面都安組后生動物—微生物礁。”要樂告訴記者。
在甘肅平川大水溝剖面前黑山組疊層石中，他們發(fā)現(xiàn)大量的泥晶、泥粒、核形石和亮晶方解石，“這些物質(zhì)都是非常細(xì)小的碳酸鈣顆粒，比如泥晶直徑不超過4微米，它們指示疊層石可能由微生物的黏結(jié)、捕獲和鈣化作用共同形成。”要樂說，這就是泥盆紀(jì)生物大滅絕后替代后生動物礁的微生物礁。
而在廣西田林甘垌子剖面，也發(fā)現(xiàn)了豐富的礁體標(biāo)本，小的幾米，大的有幾十米。研究顯示，這些礁體的“建造者”主要是叢狀復(fù)體珊瑚、橫板珊瑚、泡孔苔蘚蟲和微生物，但珊瑚等后生動物已占據(jù)主導(dǎo)，微生物礁日漸式微。
“我們通過菊石、介形蟲、孢粉等化石可確定位于甘肅的疊層石為杜內(nèi)早期，通過有孔蟲化石確定廣西礁體為維憲晚期，兩者相差約2300萬年。”要樂說。
后生動物礁與微生物礁就像蹺蹺板，一方興盛意味著另外一方衰敗。泥盆紀(jì)晚期生物大滅絕導(dǎo)致珊瑚、層孔蟲等后生動物礁崩潰，原本被擠壓到角落里的微生物乘機(jī)占據(jù)淺海地盤，發(fā)展壯大自己的隊伍，形成大量微生物礁。過了2300萬年，地球氣候變暖，后生動物再次繁盛，那些微生物成為珊瑚蟲的“盤中餐”，于是局面逆轉(zhuǎn)變得對后生動物有利。
珊瑚礁大量滅亡預(yù)示地球氣候環(huán)境出現(xiàn)大問題
生物礁不僅是地球生命演化最為重要的基因?qū)殠?，也是地球氣候環(huán)境變化的“警示燈”。
或許有人會說，我不去大堡礁潛水，珊瑚滅亡跟我有什么關(guān)系呢?
“通過地質(zhì)古生物的研究我們知道，珊瑚礁是一種脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，它對氣候環(huán)境的變化非常敏感。”要樂告訴記者，珊瑚礁一旦大量滅亡，意味著海洋甚至地球氣候環(huán)境出了大問題。
3億多年前，珊瑚礁的再次繁盛主要原因來自地球升溫，那時的氣溫比今天的氣溫還要高，南極地區(qū)甚至沒有冰蓋。那么，是否意味著我們無需擔(dān)心全球變暖呢?答案是否定的。
據(jù)要樂介紹，經(jīng)過數(shù)億年的進(jìn)化，今天的珊瑚蟲已經(jīng)與祖輩們不太一樣，它們體內(nèi)有許多藻類，雙方互利共生。一旦全球變暖，將導(dǎo)致藻類大量死亡，這對休戚與共的好伙伴被拆散后，珊瑚礁也將面臨崩潰厄運(yùn)。同時，全球變暖會導(dǎo)致海水酸化，這將給敏感的珊瑚蟲致命一擊。
“我們這個研究發(fā)現(xiàn)，生物礁恢復(fù)生機(jī)不是一朝一夕的事，整整用了2300萬年，而生物礁是海洋中重要的生態(tài)系統(tǒng)。”要樂打比方說，生物礁突出于海底，非常堅硬，可以抵御海浪沖擊，為各類海洋生物提供棲息之所，“就像是建造在地面上的高樓大廈，一旦發(fā)生地震，樓房都倒了，我們?nèi)祟惾ツ淖∧?”
