约5.4亿年前,地球生物圈从以微生物为主的形态转向动物生命快速繁盛,多个主要动物门类在相对短的地质时间内集中出现在化石记录中,这一过程被称为寒武纪大爆发。
但在约5.13亿年前,显生宙首次大灭绝——辛斯克事件——终止了这一多样性上升趋势。研究指出,该事件的灭绝强度与地球历史上五次最严重的大灭绝相当。此后,全球生物多样性在较低水平维持约5000万年,直至奥陶纪大生物多样化事件开启。

长期以来,学界对辛斯克事件的认识受到化石证据限制:灭绝边界附近缺乏壳体化石的连续记录,已知材料多仅保存生物的骨骼部分。相较之下,软体化石沉积因能保留软组织结构,被视为重建古生态系统的重要窗口。
此前,寒武纪软体化石遗址已在全球发现数十处,其中以中国云南早寒武纪澄江生物群和加拿大中寒武纪伯吉斯页岩生物群最为知名。但在辛斯克事件之后的关键时间段内,长期缺少同等级别的软体化石沉积。

这一空白在近五年出现突破。中国科学院南京地质古生物研究所团队在湖南省花垣县发现“花垣生物群”,并将相关研究成果于1月28日发表在《自然》杂志。
研究团队介绍,他们在单一化石采石场采集超过5万件标本,并对其中8681件进行了正式分类,记录到153种动物,隶属16个门类;其中约59%的物种为新描述分类群。化石材料显示,多件标本保存了精细的软体解剖结构,包括消化系统、呼吸系统和神经系统等。

研究人员表示,花垣生物群中活跃捕食者的多样性以及丰富的浮游被囊动物,指向其为深水动物群落,并呈现出复杂食物网与相对完善的生物碳泵机制。基于软体化石的丰度、软组织保存质量及生态结构特征,研究认为花垣生物群可被归入伯吉斯页岩型顶级化石遗址序列,并与澄江生物群、伯吉斯页岩生物群相提并论。
作为显生宙首次大灭绝后关键阶段的化石群,花垣生物群也为理解灭绝危机的过程与后果提供了新线索。研究指出,该生物群包含伯吉斯页岩生物群中已知分类群的“意外代表”,化石证据显示灭绝后可能发生跨洋扩散事件,提示洋流在塑造早期海洋动物生物地理格局中具有重要作用。
此外,团队汇编全球寒武纪软体生物群综合数据集,并对花垣生物群与其他主要化石沉积开展定量比较。分析结果显示,辛斯克事件灭绝边界附近的全球海洋群落发生根本性重组;研究同时提出,深水外陆架环境在这一灭绝后的过渡期中,可能作为动物迁徙、生物存活与进化创新的重要避难所。
该研究由中国科学院院士朱茂岩教授领衔,参与单位包括湖南省博物馆、中国地质调查成都中心、南京大学、贵州大学和临沂大学等。
