3400万年前，全球忽然跌入“冰室”，海洋生命却并未“一刀切”灭绝？
扫描电子显微镜下的有孔虫化石图像（由论文作者之一Bridget Wade教授拍摄）
当全球变暖使暴雨、酷暑、严寒等极端事件的频率不断上升，人们不禁关心一个问题：当地球的气候“开关”被拨动，生命会如何应对？就在约3400万年前，地球曾经历过一次从“温室状态”跌入“冰室状态”的气候转折，南极大陆自此形成大规模冰盖。
近日，南京大学团队联合国内外多家科研机构，利用全球海洋有孔虫化石记录，首次高分辨率重建了这一时期海洋生物多样性的变化历程。研究发现，面对同一场气候剧变，不同海洋“住户”的命运截然不同。相关论文日前发表于《自然-通讯》。
此次论文的主角是一类古海洋学界的“明星化石”有孔虫。作为微体海洋生物，它们个体微小，却分布广、化石记录完整，而且生态类型多样，从海水表层到数千米深海均有它们的家园。
“就像同样面对海平面上升，沿海和内陆居民的感受完全不同。”论文共同第一作者、南京大学博士生鲁铮博解释，面对同一场全球降温，住在不同水深的有孔虫，感知也天差地别。因此，有孔虫就成了追踪古气候和海洋生态变化的绝佳“记录员”。
像生物进化一样“优胜劣汰”，找出最优解
研究团队系统整合了全球161条地层剖面和钻井的化石数据，筛选出1269个有孔虫物种、约4万条化石产出记录。为了从海量数据中还原出真实的演化历程，团队创新性地开发了由人工智能辅助的新一代定量地层学算法，使计算效率提升了约20倍。
“我们把每个全球地层对比方案模拟成一段‘DNA’，让这些‘DNA’像生物一样，经历变异、重组和自然选择，优胜劣汰。”论文共同第一作者、南京大学博士生薛轲介绍，团队最终构建出一条自4800万年前至2000万年前、可细化到万年的全球有孔虫多样性曲线。这是科学家首次能以如此精细的尺度，看清这场气候转折期中海洋生命的“一举一动”。
原来，在这段全球变冷的过程中，海洋生命并没有经历“一刀切”的集体灭绝，而是开启了一场长时间的、命运各异的生态重组：生活在相对浅水环境中的浮游有孔虫和大底栖有孔虫，更容易受海表面温度和海平面变化的影响。南极冰盖形成之际，它们遭遇了明显的物种灭绝。而栖身深海的小底栖有孔虫，虽然在晚始新世早期经历了一轮显著辐射，物种快速增加，但随后也未能幸免于深海环境和碳循环波动的影响，进入漫长的衰退期。
这项研究不仅还原了一段3400万年前气候快速变化下时的海洋故事，更为理解当今生物多样性如何响应全球变化，提供了来自“深时地球”的重要参照。“生物灭绝很可能是因为气候在短时间内剧变。”鲁铮博说，人类当前正面临又一次全球气候变化的挑战，几千万年前化石记录中保存的远古生命兴衰，也许能帮助人们更清醒地预见未来。