地球生物学家为5.5亿年前地球上第一次已知的大规模灭绝事件提供了新的视角

弗吉尼亚理工大学地球生物学家的一项新研究将首次已知的动物大规​​模灭绝的原因追溯到全球氧气供应减少，导致大约5.5亿年前埃迪卡拉纪末期出现的大多数动物消失。

由弗吉尼亚理工学院地球科学系博士后研究员斯科特·埃文斯牵头的研究表明，在这段时间里，大约80%的动物最早大规模灭绝。“这包括许多不同类型动物的丧失，但是那些身体计划和行为表明他们依赖大量氧气的动物似乎受到了特别严重的打击，”埃文斯说。“这表明灭绝事件是受环境控制的，地质记录中的所有其他大规模灭绝事件也是如此。”

埃文斯的工作于11月7日发表在美国国家科学院的同行评审期刊《美国国家科学院院刊》上。该研究由地球科学系教授肖海海和加州大学河滨分校地球与行星科学系的MaryDroser领导的几位研究人员共同撰写，埃文斯在那里获得了硕士学位和博士学位。

“环境变化，例如全球变暖和脱氧事件，可能导致动物大规模灭绝以及生态系统的深刻破坏和重组，”肖说，他是弗吉尼亚理工大学弗拉林生命学院全球变化中心的附属成员科学研究所。“这在地球历史研究中得到了反复证明，包括这项关于化石记录中记录的第一次灭绝的工作。因此，这项研究让我们了解了当前环境变化对生物圈的长期影响。”

究竟是什么导致了全球氧气的下降?这仍有待商榷。“对这件事如何发生的简短回答是我们真的不知道，”埃文斯说。“它可能是火山喷发、板块运动、小行星撞击等任何数量和组合，但我们看到的是，灭绝的动物似乎是对全球氧气供应减少的反应。”

埃文斯和肖的研究比人们想象的要及时。在一项无关的研究中，弗吉尼亚理工大学的科学家们最近发现缺氧，即氧气供应的损失，正在影响世界的淡水。原因?气候变化和土地使用造成的过量污染物径流导致水域变暖。变暖的水会降低淡水保持氧气的能力，而淡水微生物对径流中营养物质的分解会吞噬氧气。

“我们的研究表明，与地球过去的所有其他大规模灭绝一样，这次新的、首次大规模的动物灭绝是由重大气候变化引起的——这是一长串警示故事中的另一个，证明了我们当前的气候危机对动物生命的危险”埃文斯说，他是阿古隆研究所地球生物学研究员。

一些观点：埃迪卡拉纪跨越了大约9600万年，分别在6.35亿年前的低温纪末和5.39亿年前的寒武纪开始时结束。灭绝事件发生在地质记录发生重大突破之前，从元古代到显生宙。

据肖说，在动物史上有五次已知的大灭绝，即“大五”，包括奥陶纪-志留纪大灭绝(4.4亿年前)、泥盆纪晚期大灭绝(3.7亿年前)、二叠纪-三叠纪灭绝(2.5亿年前)、三叠纪-侏罗纪灭绝(2亿年前)和白垩纪-古近纪灭绝(6500万年前)。

埃文斯和团队在研究中写道：“大规模灭绝被公认为地球上生命进化轨迹的重要步骤。”无论大灭绝的煽动原因是什么，结果都是环境条件发生了多次重大变化。“特别是，我们发现全球氧气供应减少是导致这种灭绝的机制的证据。这表明在这个星球上超过5.7亿年的动物历史中，非生物控制对多样性模式产生了重大影响，”作者写道.

岩石中的化石印记告诉研究人员在这次灭绝事件中丧生的生物会是什么样子。用埃文斯的话来说，他们看起来“很奇怪”。

“这些生物体出现在动物进化史的早期，以至于在许多情况下，它们似乎正在尝试不同的方法来构建大型的、有时是移动的、多细胞的身体，”埃文斯说。“有很多方法可以重现它们的外观，但关键是，在这次灭绝之前，我们发现的化石通常不太适合我们今天对动物进行分类的方式。从本质上讲，这次灭绝可能有助于铺平道路为我们所知的动物进化而努力。”

与最近的许多其他出版物一样，这项研究来自COVID-19大流行。由于Evans、Xiao和他们的团队无法进入该领域，他们决定建立一个主要基于已发布记录的全球数据库，以测试有关改变多样性的想法。“其他人曾暗示此时可能会灭绝，但有很多猜测。所以我们决定尽我们所能来尝试测试这些想法。”埃文斯说。研究中使用的大部分数据是由Droser和加州大学河滨分校的几名研究生收集的。