新研究揭示古代海洋生物的生存智慧

近日，中國地質大學（武漢）地質微生物與環境全國重點實驗室宋海軍教授團隊的研究成果《腕足動物和有孔蟲在大滅絕事件中通過形態簡化來降低鈣化成本》在《自然—生態與進化》雜志發表。該研究團隊試圖解答一個地球科學領域的經典問題：像腕足動物和有孔蟲這樣的古代海洋生物，是如何在全球環境災難中幸存下來的？這項研究聚焦于地球歷史上的兩次重大事件：約2.52億年前的二疊紀—三疊紀大滅絕和約1.83億年前的早侏羅世大洋缺氧事件。這兩次事件均由劇烈的火山活動引發，釋放出大量二氧化碳進入大氣，從而導致全球變暖、海洋酸化和缺氧等變化，對依賴碳酸鈣構建殼體的海洋生物來說是極大挑戰。

有孔蟲和腕足是古生代海洋中常見的動物，主要殼體成分是碳酸鈣。這兩類動物在現代海洋中也存在。該研究發現，應對環境壓力，有孔蟲、腕足等海洋生物通過一種極具智慧的“節能”策略——簡化殼體結構。

以腕足動物為例，它們通常擁有復雜精致的殼飾（稱為殼褶），在正常條件下可用于防御或調節生理。但在大滅絕時期，這些殼褶大幅減少，許多物種甚至演化出完全光滑的殼體。基于3225個標本、1061個腕足物種的全球化石數據庫，研究團隊分析發現，殼褶的數量和比例分別下降了36.4%和60%。

而有孔蟲則選擇了另一種生態策略：“瘦身”。通過對757個標本、12個物種的分析顯示，在兩次滅絕事件中，有孔蟲的殼體厚度平均減少了20%至60%。

殼體對這些生物來說，是一個“高耗能工程”。研究團隊結合數學建模與海水化學模擬，估算了它們在不同環境下建造殼體所需的能量。研究結果表明：在嚴重的海洋酸化背景下，如果不改變原有殼體結構，鈣化所需能量會翻倍；而通過減少殼飾或減薄殼體，這些生物成功地將鈣化能耗降低超過一半（腕足動物）或降低約20%至60%（有孔蟲）。

據介紹，這種簡化殼體的策略不僅僅是短期的生存手段，它還重塑了生態系統結構。例如，失去復雜殼飾可能讓這些生物在生態互動中變得更脆弱，甚至更易受捕食。但長遠來看，這種變化可能催生新的物種，重新設定演化軌跡。更重要的是，這種策略并不局限于這兩次滅絕事件——在從古生代到新生代的多個大滅絕事件中，海百合、珊瑚、浮游生物等類群也都出現了類似的殼體簡化現象。這表明，這種“結構退化”或許是生物在壓力下普遍而有效地應對方式。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02749-w