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基于新的糞化石材料恢復(fù)的羅平生物群海洋生態(tài)系完整結(jié)構(gòu)圖，其中藍細菌和疣背糠蝦分別代表了底層原始生產(chǎn)者和初級消費者。（中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所供圖） 

距今2.52億年前發(fā)生的二疊紀末生物大滅絕事件，使整個海洋生態(tài)系統(tǒng)遭受史無前例的重創(chuàng)，海洋中80%的物種從地球上消失殆盡。那么，近乎崩潰的生態(tài)系統(tǒng)是如何從大蕭條中逐步復(fù)蘇的，這一科學(xué)謎團成為古生物學(xué)家和古生態(tài)學(xué)家關(guān)注的焦點。

近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所領(lǐng)銜的中外研究團隊披露了三疊紀早期生物復(fù)蘇、走上大輻射之路的真相，這一真相竟然是從并不受公眾待見的糞化石中找到的。相關(guān)研究成果發(fā)表于新一期的國際地學(xué)雜志《古地理、古氣候、古生態(tài)》。

便便化石成為骨骼化石研究的有益補充

糞化石又稱便便化石，是化石家族中的一個類型，被歸于遺跡化石。便便化石非常稀罕，原因在于軟塌塌的便便很難能被保存下來，變成化石的概率更是微乎其微。但便便化石往往包含一些動植物碎屑，不但可以提供動物食性、胃口大小和棲息環(huán)境等信息，而且在古生態(tài)學(xué)和古生物學(xué)研究中具有特殊重要性。它不僅是對骨骼化石研究的很好補充，還被視作揭示古生物世界奧秘的神奇對象。

保存下來的便便化石頗具特征，一般呈凸起狀。由于不同脊椎動物的食物及消化道特點不同，故其排泄物也常有不同的形狀、特征。有些魚類的便便化石為螺旋狀，哺乳動物的便便化石一般呈橢圓形至長條形，其中屬于食肉類的常有骨骼碎渣，而食草類的則全由植物的纖維狀構(gòu)造物質(zhì)組成。

便便化石大多由磷酸鈣組成，有大小之分：大的直徑多在2—5厘米之間，甚至1米之長；小的又被稱為糞粒，直徑多數(shù)小于5毫米。

浮游動植物變革影響中生代海洋生態(tài)系統(tǒng)

三疊紀羅平生物群是生物界在經(jīng)歷了二疊紀末生物大滅絕后，再次走向輝煌的縮影。但科學(xué)界對于生物究竟是如何從大滅絕后復(fù)蘇，又重新煥發(fā)出演化光芒的深層原因并不是很清楚。

研究生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇一般從單個屬種的多樣性變化出發(fā)，進而是整個生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的修復(fù)，其完整度是衡量復(fù)蘇的標志。但在構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)過程中，生態(tài)系統(tǒng)底層的變革，比如原始生產(chǎn)者及初級消費者的轉(zhuǎn)變，往往能夠?qū)φ麄€生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生自下而上的關(guān)聯(lián)性變化，并觸發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的根本性轉(zhuǎn)變。在中生代，溝鞭藻、硅藻和顆石藻等海洋浮游動植物的變革，對海洋生態(tài)系統(tǒng)有著根本影響。

此次研究團隊從云南中三疊統(tǒng)關(guān)嶺組羅平生物群下面的薄層化石層中，發(fā)現(xiàn)一類新的便便化石，為解密這個時期生物復(fù)蘇的科學(xué)問題提供了重要線索。

藍細菌和疣背糠蝦是生物復(fù)蘇的基礎(chǔ)

新的便便化石呈橢球狀至短柱狀不等，其成分為微晶碳酸鈣和少量殘留有機質(zhì)，且與疣背糠蝦化石伴生。在CT掃描鏡下，便便化石內(nèi)部具有多對新月形空腔狀結(jié)構(gòu)，并伴隨有自形黃鐵礦晶體。

新月形空腔狀結(jié)構(gòu)是甲殼動物所產(chǎn)生便便化石的重要識別標志。在連續(xù)離子束切割成像中，研究人員在便便化石內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了形態(tài)穩(wěn)定的管狀空腔結(jié)構(gòu)，經(jīng)三維復(fù)原，該管狀結(jié)構(gòu)形態(tài)穩(wěn)定且直徑均一，大小在3—4微米、長度為60微米。這一形態(tài)特征與礦化的藍細菌極為類似。

另外，在特征上，新的便便化石和與其伴生的疣背糠蝦礦化的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)及其成分均高度相似。

研究表明，新的便便化石為數(shù)量龐大的疣背糠蝦類浮游動物所產(chǎn)生。更為重要的是，便便化石內(nèi)部保留的管狀藍細菌，很可能表明當(dāng)時海洋生態(tài)系的原始生產(chǎn)者，仍為藍細菌這類原始的類群。

因此，促使生物復(fù)蘇的基礎(chǔ)，是構(gòu)建了從底層原始生產(chǎn)者藍細菌到初級消費者疣背糠蝦，乃至更高級消費者的生態(tài)鏈。通過與復(fù)蘇早期的貴陽生物群比較，進一步表明觸發(fā)中生代海洋生態(tài)系統(tǒng)革命性變化，可能是在中生代安尼期之后的某一時段開始并逐漸占據(jù)主導(dǎo)。

（作者系中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽館長）