浅水浩劫，深水生机：花垣生物群封存的大灭绝双面故事

发布时间: 来源：中国科学报

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山坡上，几个年轻的身影坐在修路时开采出的碎石堆里，身着工装、头戴红色安全头盔，一人抱着一块石片叮叮当当地轻轻敲打，不时地，停下来细致观察着。

2020年的一次普通机耕道修建，意外揭开了寒武系杷榔组新鲜的泥页岩剖面。

中国科学院院士、中国科学院南京地质古生物研究所（下称南京古生物所）研究员朱茂炎团队，开展了持续5年的野外发掘和系统的化石采集工作，并联合多家单位于1月29日在《自然》发表了关于寒武纪软躯体化石群“花垣生物群”的重要发现。

这项发现，填补了寒武纪第四期顶级软躯体化石群缺失的空白，并且为科学认识显生宙首次生物大灭绝的规模和影响提供了宝贵证据。

科研人员发掘现场。曾晗供图

尘封5亿年的“花园”宝藏

在湖南省湘西土家族苗族自治州花垣县石栏镇磨子村仁枯坡发现的化石标本，累计已超过5万块。团队对早期采集的8681件动物化石个体进行鉴定，识别出153个动物物种，其中59%为新物种。

仅从单一采坑的物种数量来看，花垣生物群已超过澄江动物群、布尔吉斯页岩生物群等经典化石采坑。

“更令人惊叹的，是其极高的门类多样性与保存质量。”文章第一作者、南京古生物所副研究员曾晗，前不久接任了南京古生物所澄江站站长。他表示，以往在澄江动物群研究中积累的技术、经验，都在本次研究中得到应用和提升。

曾晗告诉《中国科学报》，花垣生物群涵盖了包括多孔动物、栉水母动物、刺胞动物、节肢动物、腕足动物、半索动物、脊索动物等在内的16个动物门类，基本涵盖了现代动物树的主要分支。

由于化石以碳质膜和黏土矿物膜形式保存，属于典型的布尔吉斯页岩型特异埋藏，因此这里不仅完整保存了奇虾类等大型动物个体，还保存了多种全身软体的动物，以及肠道、视神经、腹神经索、鳃等精细的软躯体组织器官结构——用曾晗的话来说，堪称“精美”。

国际软躯体化石群研究专家罗伯特·盖恩斯评价，花垣生物群是足以媲美中国澄江动物群和加拿大布尔吉斯页岩生物群的“全球顶级寒武纪特异埋藏化石群”。

花垣，成为化石研究学者的“花园”之地。

深水避难所

文章通讯作者朱茂炎介绍，花垣生物群的核心科学价值，在于其恰好形成于显生宙第一次生物大灭绝——辛斯克事件之后的关键转折期。

此次事件发生在大约5.13亿年前，规模与显生宙著名的“五次大灭绝”相当，属一级灭绝率高达41%~49%，曾一度打断了寒武纪生命大爆发的辉煌进程。

然而，过去对此事件的认识主要基于浅海环境的骨骼化石记录，难以反映全球海洋生态系统的全貌。“花垣生物群作为一个罕见的深水环境软躯体化石库，提供了全新的视角。”朱茂炎表示。

研究发现，辛斯克事件对浅水和深水生态系统的影响存在显著差异。

在华南浅水区，事件前的澄江动物群与事件后的关山生物群之间共有物种很少；而在深水环境，事件前的牛蹄塘生物群与事件后的花垣生物群却共享纳罗虫、原始管虫等优势物种。

这表明，辛斯克事件引发的浅海大范围缺氧等环境恶化，对浅水生物群造成了沉重打击，而外大陆架深水环境则可能成为生命的“避难所”，庇护了许多类群安然度过危机。

此外，花垣生物群犹如一座寒武纪“国际港口”，见证了惊人的生物跨洋扩散事件。

其中既发现了地理分布跨越750公里的昆明关山虾，更出人意料地包含了马尔虫、头盔虫、西德尼虫、莫里森虫、爬胃虫等多种远在北美洲布尔吉斯页岩生物群的典型分子。

在寒武纪时期，华南与北美板块远隔重洋，这些生态习性各异的动物如何跨越半个地球的距离在此汇聚？研究支持了洋流搬运幼虫实现长距离扩散的假说，揭示了早期动物强大的扩散能力与复杂的生物地理格局。

曾晗展示花垣生物群中保存完整的奇虾类化石。张楠摄

大数据下的生命转折

为了在全球视野下评估花垣生物群的意义，研究团队构建了涵盖全球45个寒武纪软躯体化石群、包含3149条物种产出信息的大数据集。

分析结果显示，辛斯克事件前后，全球海洋动物群落的组成发生了根本性转变。

花垣生物群与辛斯克事件之前生物群差异显著，而与年代上较晚的、同样处于深水环境的布尔吉斯页岩生物群显示出更紧密的联系，进一步强化了“深水环境作为灭绝期生物避难所和灭绝后演化创新起源地”的关键角色。

花垣生物群本身也展现了一个结构复杂的深海生态系统。

多达21个的生态功能群、包括顶级捕食者奇虾在内的复杂食物网，以及类似现代海洋“生物碳泵”的樽海鞘类浮游被囊动物的存在，共同描绘出一幅寒武纪早期深海生命繁盛的图景。

花垣生物群复原图。杨定华、科学网可视化团队绘制

在当今全球变化背景下，研究远古生物大灭绝与生命复苏的过程，对于理解生物多样性演化规律、应对可能面临的生态挑战，具有深远的基础科学意义。朱茂炎透露，地方政府已将磨子村仁枯坡的道路修通，研究团队将进一步明确花垣生物群巨大的科学价值。

相关论文信息：http://doi.org/10.1038/s41586-025-10030-0

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