动物向地下“三维探索”始于5.5亿年前？

摘要：地球生命演化史上，距今约5.39亿年前的埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期是一场至关重要的生态系统革命。长期以来，科学家们认为，动物从在海底表面二维活动转向沉积物深处进行“三维探索”，是推动这场革命的关键力量。近日，我国科学家的一项最新研究，将这种革命性行为的出现时间大

地球生命演化史上，距今约5.39亿年前的埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期是一场至关重要的生态系统革命。长期以来，科学家们认为，动物从在海底表面二维活动转向沉积物深处进行“三维探索”，是推动这场革命的关键力量。近日，我国科学家的一项最新研究，将这种革命性行为的出现时间大幅提前了将近一千万年。

笔者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该所早期生命研究团队在湖北宜昌的“石板滩生物群”中，发现了迄今最古老的复杂三维潜穴系统。这些保存在约5.5亿年前地层中的遗迹化石，如同远古动物行为的“脚印”，清晰记录了早期动物对海底环境的深刻改造。相关成果已发表于国际权威期刊《科学进展》(Science Advances)。

“三维探索”如何改变世界？

在埃迪卡拉纪的海洋中，海底大多被一层坚韧的微生物席所覆盖，生态系统结构相对单一。动物的出现，尤其是它们开始向沉积物内部掘穴的行为，彻底颠覆了这个世界。

这种被称为“底质改造”的过程，仿佛为坚实的海底进行了“松土”。动物们挖掘出的三维潜穴，不仅破坏了表面的微生物席，还使得海水和氧气能够进入沉积物深层，彻底改变了海底的物理结构和化学环境。这将原本结构单一的海底，改造成了被生物扰动、层次分明的现代型海底，为后来寒武纪生命大爆发中多种动物的出现和演化创造了全新的生态空间。

关键证据：标志性遗迹化石大幅提前出现

在此次研究中，南京古生物所研究员陈哲与博士生刘雅榕对“石板滩生物群”的遗迹化石进行了系统研究。他们发现了属于锯形迹（Treptichnus）属的多个遗迹化石种，并建立了一个新种。

锯形迹在演化史上地位非凡，它被视作动物首次向沉积物内部进行“三维探索”的标志。其中一种特定的锯形迹（T. pedum）的首次出现，甚至被正式定义为埃迪卡拉纪与寒武纪的分界标志。而石板滩的新发现表明，这一革命性行为在分界标志出现之前近一千万年就已经存在，并且当时动物的掘穴行为已经呈现出显著的多样性。

行为升级或导致生态剧变

研究还发现，石板滩生物群中同时保存了其他多种三维潜穴，如多山迹（Lamonte）及蝌蚪状遗迹。这些垂直探索行为的集中出现，反映了早期动物已具备复杂的觅食策略和生态分层。

尤其引人深思的是，研究发现像多山迹这样的密集生物扰动，不仅破坏了微生物席本身，更可能瓦解了那些依赖微生物席生存的埃迪卡拉纪特色生物的生态环境。这暗示，早期动物的这种“基建”行为，很可能成为约5.5亿年前第一次埃迪卡拉生物群灭绝事件的潜在推手之一。

这些不断升级的复杂行为及其累积的生态效应，持续动摇着生态系统的根基，同时为寒武纪生命大爆发的主角们铺平了道路。最终，在多种因素协同作用下，地球生态系统最终推动了从埃迪卡拉纪到寒武纪的深刻转型。

这项研究进一步确认，位于湖北宜昌的“石板滩生物群”是探索地球生命在“隐生宙-显生宙”这一关键转折期如何巨变的宝贵窗口。

论文相关信息：Zhe Chen* and Yarong Liu,Advent of three-dimensional sediment exploration reveals Ediacaran-Cambrian ecosystem transition,Sci. Adv. 11.

https://doi.org/10.1126/sciadv.adx9449.