地球上最大的一次大灭绝后，幸存者如何跨越全球
生态系统同质化机制。来源：uux.cn《科学进展》（2025）。DOI： 10.1126/sciadv.adr4199
（神秘的地球uux.cn）据斯坦福大学：科学家们不会无缘无故地称之为“伟大的死亡”。大约2.52亿年前，在二叠纪末的大灭绝中，超过80%的海洋物种消失了，这是地球历史上同类物种中最极端的事件。
接下来是一个神秘的数百万年跨度，可以称之为“大灭绝”，当时从赤道到两极，地球上的海洋动物群落看起来非常相似。长期以来，研究人员一直在寻求对这种所谓的分类同质化的解释，这一现象发生在过去5亿年的其他大灭绝之后。
现在，斯坦福大学的研究人员已经表明，深刻的环境变化可能为二叠纪末灭绝的幸存者提供了大幅扩大其范围的手段。研究人员专注于海洋动物化石记录——这是灭绝后果的最完整证据——并创建了一个模型，预测了蛤蜊、牡蛎、蜗牛和蛞蝓等生物如何在突然变暖、含氧量较低的水域中繁衍生息。
这项发表在《科学进展》上的研究结果不仅提供了对过去时代生命复苏的洞察，还提供了对人类活动造成的当前正在进行的大规模灭绝的洞察。
“对我们古生物学领域的人来说，这个模型相当于气候科学家获得计算机化的气候模型，根据一些简单的数学表示对世界应该如何变化进行定量预测，”斯坦福大学多尔可持续发展学院地球与行星科学Dorrell William Kirby教授、高级研究作者Jonathan Payne说。
“我们现在能够以一种新的方式研究大规模灭绝的重大生物地理变化，并更好地了解为什么一些动物群体幸存下来，而另一些则灭绝了。”
重建过去
除了化石记录，科学家们还根据揭示过去温度和环境条件的自然化学标记来了解古代海洋。二叠纪末期，地球因现代西伯利亚的灾难性火山活动而摇摇欲坠，这带来了剧烈的全球变暖、氧气消耗和海洋酸化，导致2.52亿年前大多数海洋生物死亡。
但仅凭灭绝并不能解释其幸存物种的奇怪存在——以前仅限于某些特定位置——在随后的数百万年里，即最早的三叠纪地质时期，它出现在全球的每一个海洋中。为了在行星尺度上传达分类学同质化的超现实概念，主要研究作者、地球和行星科学博士生Jood Al Aswad提供了一个与陆地动物的现代类比：
她说：“如果今天有人问你哪里能找到袋鼠，你会说澳大利亚。”。“但现在想象一下，发生了一些重大灾难，比如一座巨大的火山爆发，之后你会在全球各地发现大量袋鼠——它们一直在南极洲，在埃及的金字塔旁跳跃，甚至在加利福尼亚州的斯坦福。”
佩恩说，二叠纪末灭绝前后的化石“从丰富多样的群落到几乎无聊相似的群落，无论你往哪里看”。根据这项研究，灭绝事件发生后，世界不同地区的物种多样性减少了一半以上。
到处开花
近200年来，研究人员一直在争论这些明显的化石记录差异的原因，近几十年来，他们提出了多种机制，解释为什么二叠纪末灭绝后不同地点的居民非常相似。
一种假设是“生态释放”，即某些捕食者和竞争对手生物的死亡使一组幸存的生物能够大获全胜。另一个常见的理论是，气候变化的方式为几乎所有地方的少数生物群体创造了有利的环境。
该研究的作者利用地球化学数据对这些假设进行了检验，这些数据提供了有关古代海洋氧水平和温度条件的信息，为海洋二叠纪末的环境变化建立了一个气候模型。
然后，他们应用了与大灭绝幸存者和受害者有关的蛤蜊和蜗牛等活体海洋无脊椎动物的生理实验数据，用模拟物种填充气候模型。这些虚拟物种能够根据其在温度和氧气可用性变化中生存的能力，对二叠纪末的环境变化做出反应。
通过这种方式，该模型提供了一种“仅生理学”的评估，即如果氧气和温度是物种去向的主要驱动因素，那么物种的地理分布将如何变化。
结果表明，大灭绝后垄断海洋化石记录的耐寒软体动物集团确实非常适合变化的世界条件。因此，该模型甚至不必考虑生态系统层面的因素，如捕食者和竞争对手的损失，这可能也起着次要作用。
佩恩说：“我们的研究提供了一个简单的环境解释，而不是生态解释，解释了为什么二叠纪末灭绝的某些幸存者会繁荣起来，以及为什么在全球范围内发生同质化。”。
展望未来
除了揭示深刻的过去，新模型还可以帮助科学家和政策制定者预测和更好地理解目前正在发生的生物多样性危机，这是数十亿人改变地球的活动造成的即将发生的大规模灭绝。
研究作者写道：“目前的生物多样性危机预计将预示着生态系统组成的变化，甚至超过了最早的三叠纪，这是迄今为止最大的同质化事件。”。
Al-Aswad、Payne及其同事现在正在扩展他们的模型，以研究过去的其他大规模灭绝事件，例如著名的白垩纪末期灭绝非鸟类恐龙的事件。
Al-Aswad说：“我们的模型为研究动物如何应对环境的极端变化提供了一种很好的方法。”。“随着人类活动引发的气候变化，有人警告说，如果我们继续下去，那么在未来，我们也会看到现代海洋中生物的分类同质化。”
该研究的其他斯坦福大学合著者是Pedro Monarrez（以前是斯坦福大学的博士后研究员，现在是弗吉尼亚理工大学的助理教授）和Mohamad Bazzi，Payne实验室的现任博士后学者。普林斯顿大学的Justin Penn和Curtis Deutsch也是合著者。
