小蟲掘出大世界

2025-10-31 13:13:54 來源：中國科學報

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在生命演化的長河中，誰是地球最早的“生態系統工程師”？它們如何完成了對地球環境的第一次“改造”？

近日，中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱 “南京古生物所”）早期生命研究團隊的一項研究，將答案指向了5.5億年前一批微小的“挖掘工”。

它們在海底沉積物中開鑿出復雜的三維通道，不僅改變了海底結構，更點燃了寒武紀生命大爆發的導火索。

相關成果10月30日發表于《科學進展》。

“時間膠囊”中的“施工日志”

湖北宜昌的三峽地區，有一處名為“石板灘生物群”的化石寶庫，被科研人員視為完美的“時間膠囊”。它形成于約5.5億至5.43億年前，正處于埃迪卡拉紀向寒武紀過渡的關鍵時期。這里不僅保存了形態奇特的埃迪卡拉生物實體化石，更留下了大量動物行為的“日志”——遺跡化石。

南京古生物所研究員陳哲與博士生劉雅榕系統研究了這些遺跡，識別出多種復雜的三維潛穴系統——包括“之”字型走向的鋸形跡（Treptichnus）、具有復合結構的多山跡（Lamonte），以及形態獨特的蝌蚪狀潛穴。他們還建立了鋸形跡屬的一個新種旋脊鋸形跡（Treptichnus streptosus）。

共存多種類型的復雜的三維潛穴：鋸形跡、多山跡和蝌蚪狀遺跡等。課題組供圖

“潛穴，不再是動物在海底表面的簡單爬跡，而是向沉積物深處開拓的立體工程。”陳哲告訴《中國科學報》，它們標志著，動物行為從“二維繪畫”向“三維施工”的根本性躍遷。

從“靜默海底”到“生態革命”

在埃迪卡拉紀的海洋中，海底大多被堅韌的微生物席覆蓋，葉狀體、圓盤狀生物固著其上，世界安靜而穩定。然而，隨著一批具備掘穴能力的動物出現，這一切被徹底打破。

鋸形跡被視為動物首次向沉積物內部進行“三維探索”的標志。這種類型遺跡的出現，是定義寒武紀開始的標志之一。

而石板灘的發現，將這一革命性行為的出現時間大幅提前至約5.5億年前。

更關鍵的是，這些“挖掘工”不僅是探索者，更是“破壞者”與“重建者”。

多山跡等潛穴系統在海底形成密集的生物擾動，不僅破壞了海底由微生物和微生物分泌物共同構成的席狀群落，也就是微生物席，也瓦解了依賴這層微生物席生存的埃迪卡拉型生物的生態環境。

作者的研究顯示，在石板灘地層中，隨著潛穴密集出現，典型的埃迪卡拉化石明顯減少。“這種‘此消彼長’的關系，揭示了這些早期動物如何通過行為改變，逐步動搖了舊世界的生態根基。”陳哲表示。

行為創新催生寒武紀生命大爆發

這場由“小蟲”引發的“底質革命”，并不是一次孤立的生態事件，而是一場持續數百萬年的系統性變革。

陳哲等人提出，三維潛穴行為在約5.5億年前的出現與多樣化，對埃迪卡拉生物造成了三重毀滅性打擊。

第一重，拆毀“地基”：它們直接破壞了覆蓋海底的、堅韌的微生物席。這等于拆毀了埃迪卡拉紀生物賴以附著和生存的“家園”。

第二重，改變“風水”：它們的挖掘像在給海底“松土”，增強了沉積物內部水體與海水的交換，從而改變了海底的化學環境，影響了氧氣和營養物質的循環和分布。

第三重，引發“競爭”：它們與固著不動的埃迪卡拉生物競爭生存空間和資源。

這些效應疊加，很可能促成了約5.5億年前埃迪卡拉生物的第一次大滅絕。而在寒武紀來臨之際，環境劇變與生態競爭的加劇，最終導致舊生物群的徹底退出。

與此同時，被擾動、松軟而層次分明的混合底質，也為需要藏匿、覓食和建造庇護所的新生動物——如節肢動物、鰓曳動物等——創造了全新的生態位。正是這些“被準備好的舞臺”，為寒武紀大爆發的到來鋪平了道路。

“可見寒武紀大爆發并非無源之水。它的源頭，可以追溯到5.5億年前，第一批向沉積物深處掘進的微小動物。”陳哲嘆道，“它們用身體和行為，完成了地球歷史上第一次由生命主導的環境改造，開啟了從‘靜默世界’到‘生命沸騰’的壯麗序章。”

相關論文信息： https://doi.org/10.1126/sciadv.adx9449

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