大規模化石研究揭示了1500萬年前現代生物多樣性梯度的起源

2025-12-06 07:06:32 分類：百科 閱讀(45191)

對現今漂浮在深海中的浮游有孔蟲的描述。Credit: Richard Bizley,模化 BizleyArt.
（神秘的地球uux.cn）據cnBeta：今天，物種豐富度在赤道地區達到頂峰，石研示萬生物西安外圍（西安外圍女）外圍預約（微信181-8279-1445）提供頂級外圍女上門，優質資源可滿足你的一切要求但直到現在還沒有明確的究揭解釋。通過分析化石記錄，年前研究人員發現，現代性梯現代生物多樣性梯度的起源一個關鍵驅動因素是1500萬年前發生的全球冷卻事件。這在低緯度和高緯度之間以及水體內部產生了更陡峭的大規多樣度溫度梯度，導致熱帶地區支持更多的模化生態位供物種棲息。
研究人員利用近50萬塊化石解決了一個有200年歷史的石研示萬生物科學之謎：為什么不同物種的數量在赤道附近最多，而向極地地區穩步減少。究揭這一結果--今天（2023年2月15日）發表在《自然》雜志上--對生物多樣性是年前西安外圍（西安外圍女）外圍預約（微信181-8279-1445）提供頂級外圍女上門，優質資源可滿足你的一切要求如何在漫長的時間尺度上產生的，以及氣候變化如何影響全球物種的現代性梯豐富性給出了寶貴的見解。
人們早就知道，起源在海洋和陸地系統中，大規多樣度物種（包括動物、植物和單細胞生物）顯示出一個"緯度多樣性梯度"，生物多樣性在赤道達到頂峰。但是直到現在，有限的化石數據使研究人員無法徹底調查這種多樣性梯度最初是如何產生的。
在這項新的研究中，牛津大學、利茲大學和布里斯托爾大學的研究人員使用了一組叫做浮游有孔蟲的單細胞海洋浮游生物。該小組分析了全球化石數據庫中的434113個條目，涵蓋了過去的4000萬年。然后他們調查了物種數量在時間和空間上的關系，以及緯度多樣性梯度的潛在驅動因素，如海面溫度和海洋鹽度水平。
主要發現有：
1.現代的緯度多樣性梯度大約在3400萬年前首次開始出現，因為地球開始從一個較溫暖的氣候過渡到較冷的氣候。
2.這個梯度最初仍然很淺，直到大約1500-1000萬年前，它才明顯變陡。這與全球降溫的顯著增加相吻合。
3.浮游有孔蟲的豐富度高峰出現在4000-2000萬年前的高緯度地區。然而，到大約1800萬年前，豐富度的峰值轉移到緯度10°到20°之間，與今天觀察到的多樣性模式一致。
4.物種豐富度與海面溫度之間存在著強烈的正相關關系--無論是在特定地點的時間模型，還是在特定時間的不同地點。
5.物種豐富度與溫躍層的強度之間也有正相關關系：溫躍層是存在于海洋表面較暖的混合水和下面較冷的深水之間的溫度梯度。
據研究人員說，這些結果表明，現代浮游有孔蟲的物種豐富度分布可以用過去1500萬年中從赤道到兩極的緯度溫度梯度變陡來解釋。與高緯度地區相比，這可能在熱帶地區的水體中開辟了更多的生態位，促進了更大的物種進化率。
為了驗證這一假設，研究人員調查了現代浮游有孔蟲物種在垂直水柱中不同深度的生活狀況。他們發現，在靠近赤道的低緯度地區，與高緯度地區相比，今天的物種在水柱中的垂直分布更為均勻。

浮游有孔蟲物種Globigerinella adaMSI的外殼的掃描電子顯微鏡圖像。這個標本是在GLOW巡航中從西南印度洋的海底沉積物中收集的
這表明，現代多樣性梯度的一個關鍵驅動因素是，從1500萬年開始，低緯度和高緯度地區之間以及水體內部的海面溫度差異明顯增加。熱帶地區較溫暖的水域能夠支持更廣泛的不同溫度的生境和垂直水柱內的生態位，鼓勵更多的物種進化。
今天的熱帶地區比過去溫暖時期（如始新世和中新世）的熱帶地區更豐富，當時海洋中幾乎沒有垂直的溫度梯度，這一事實就證明了這一點。
此外，高緯度地區海水溫度的降低可能導致許多地區的物種種群滅絕，從而造成了現代的多樣性梯度。

圖表顯示在地球歷史的不同時期，不同的浮游有孔蟲物種的數量是如何隨緯度變化的。資料來源：Fenton等人，《自然》2023年
浮游有孔蟲起源于早至中侏羅紀時期（大約1.7億年前）。它們在世界各地的海洋中被發現--從極地到赤道--并在海洋的上層兩公里處占據一系列的生態位。由于它們產生堅硬的外殼，因此可以大量保存下來。浮游有孔蟲在全球范圍內的豐富數量和它們在過去6600萬年的特殊化石記錄使它們成為這項研究的理想群體。
該研究的主要作者Erin Saupe博士（牛津大學地球科學系）說。"通過解決生物多樣性的空間模式如何在深層時間中變化，我們提供了寶貴的信息，對于理解生物多樣性如何在地質時間尺度上產生和維持至關重要，這超出了現代生態學研究的范圍。"

浮游有孔蟲（右下）的光鏡圖像，它被延伸到周圍環境中的細胞質細線所包圍。這個活標本是最近在GLOW巡航中從西南印度洋的水中采集的。資料來源：Tracy Aze, 利茲大學
該研究的共同作者Tracy Aze副教授（利茲大學地球與環境學院）補充說："盡管它們小到可以裝在針頭上，但浮游有孔蟲擁有科學上已知的最完整的物種級化石記錄。我們的研究建立在60年的深海樣本收集和研究科學家對數十萬個標本的辛勤計數和記錄之上。能夠產生關于物種分布的驅動因素的如此重要的結果，并為這個美妙的化石檔案伸張正義，真是太棒了"。
研究報告的共同作者、布里斯托爾大學地理科學系的高級研究助理Alex Farnsworth博士說。"了解為什么在古代歷史中，靠近赤道的物種更加多樣和豐富，而靠近兩極的物種則較少，這可以讓人們了解海洋物種，如浮游生物，在未來可能做出的反應。這些微小的單細胞生物是海洋食物鏈中的一個重要環節，因此研究它們對不斷變化的氣候的反應可能有助于我們更好地預測隨著氣候變化的不斷發生，溫度繼續變暖，它們將可能受到怎樣的影響。這對海洋食物網，如魚類和水生哺乳動物，如海豹和鯨魚，有潛在的巨大影響，并可用于告知未來保護海洋生物和保護生物多樣性的措施。"