澄江生物群代表了寒武紀生命大爆發的高峰期。在那之後，生命演化呈現什麽(me) 規律，與(yu) 奧陶紀生命大輻射如何銜接？解開這個(ge) 謎團就需要“中寒武統”的華北板塊“接力”跑下去。

        在距今約5.3億(yi) 年前，一個(ge) 被稱為(wei) 寒武紀的地質曆史時期，地球生物界發生了翻天覆地的變化：在2000萬(wan) 年的時間內(nei) ，地球上突然湧現出各種各樣的動物，它們(men) 不約而同地迅速起源、同時出現。

        這就是著名的寒武紀生命大爆發。這些動物為(wei) 何會(hui) 在短時間內(nei) 大量出現，至今仍被國際學術界列為(wei) “十大科學難題”之一。

        為(wei) 了解開這個(ge) 難題，科學家在世界各地廣泛收集寒武紀生物化石。但奇怪的是，寒武紀特異埋藏化石庫的時間和空間分布並不均勻，大多數著名的寒武紀特異埋藏化石庫都集中分布在華南板塊和勞倫(lun) 大陸（今北美大陸的主體(ti) ）。

        前不久，《國家科學評論》在線發表了中國科學院南京地質古生物研究所的一項最新成果，科研人員在華北地區首次發現距今約5.04億(yi) 年的寒武紀特異埋藏化石庫，並將其命名為(wei) “臨(lin) 沂動物群”。這一發現讓我們(men) 對5億(yi) 年前發生在華北板塊上的生命演化故事，有了更為(wei) 清晰的認識，也為(wei) 研究地球生命演化打開了一扇新的窗口，補上了一塊新的拚圖。

        寒武紀生命大爆發的未解之謎

        對於(yu) 過去，人類總有一種天生的好奇和敬畏；對於(yu) 生命，人類也還有很多未知等待探索。

        地球上所有的生命形式可以分成7大類：動物、真菌、原生動物、植物、古菌、細菌和病毒。其中，動物是從(cong) 寒武紀開始集中、大量出現的。

        中國科學院南京地質古生物研究所寒武紀大爆發研究團隊的趙方臣研究員介紹說，在寒武紀早期幾千萬(wan) 年的時間內(nei) ，突然出現門類眾(zhong) 多的無脊椎動物。節肢、腕足、蠕形、海綿、脊索動物等一係列與(yu) 現代動物形態基本相同的動物在地球上來了個(ge) “集體(ti) 亮相”。隨後，包括脊椎動物在內(nei) 的幾乎所有動物門類在幾百萬(wan) 年間快速出現，前寒武寂靜的海洋瞬間變成了熱鬧的動物園。

        也就是說，在不到地球曆史1%的時間裏，寒武紀生命大爆發誕生了地球上絕大多數動物門類，奠定了現今動物門類多樣性的框架。

        但是，令科學家不解的是，在早期更為(wei) 古老的地層中，長期以來沒有找到其明顯的祖先化石的現象。同時，寒武紀特異埋藏化石庫的時間和空間分布也不均勻，大多數著名的寒武紀特異埋藏化石庫都集中分布在華南板塊和勞倫(lun) 大陸。

        比如大家比較熟悉的布爾吉斯動物群在北美洲的加拿大發現，澄江動物群在我國的雲(yun) 南發現。而2019年在宜昌發現的清江生物群，與(yu) 澄江動物群同屬於(yu) 華南板塊。

        這種地理分布的不均衡在寒武紀中期（苗嶺世）表現最為(wei) 明顯：這一時期幾乎所有的特異埋藏化石庫都位於(yu) 勞倫(lun) 大陸，而此時恰恰是寒武紀演化動物群最為(wei) 繁盛的階段。“因此，這些客觀條件在很大程度上製約了我們(men) 對寒武紀演化動物群麵貌和格局的全麵認識。”趙方臣說道。

        我國是一個(ge) 化石資源非常豐(feng) 富的國家。據地質古生物學家調查發現，華北地區有大量的寒武紀地層，但長期以來，還沒有發現類似的軟軀體(ti) 保存的特異埋藏生物群。理論上，華北板塊不可能錯過寒武紀生命大爆發，那麽(me) ，這些化石究竟埋藏在哪裏呢？

        超35個(ge) 化石類群現身“臨(lin) 沂動物群”

        近年來，中國科學院南京地質古生物研究所寒武紀大爆發研究團隊在這一地區展開了大量野外工作，並選取代表性層位和剖麵進行了集中采集，收集到了數千枚精美的化石標本。

        本次綜合研究的“臨(lin) 沂動物群”來自山東(dong) 省臨(lin) 沂市西郊的寺口剖麵，軟軀體(ti) 化石集中產(chan) 出於(yu) 寒武係張夏組盤車溝段下部的黑色與(yu) 黃綠色頁岩中。科研人員根據其中的三葉蟲，確定特異埋藏化石庫的時代為(wei) 距今約5.04億(yi) 年寒武紀苗嶺世鼓山期的早期，稍微晚於(yu) 布爾吉斯頁岩生物群。

        趙方臣告訴記者，目前，已有超過35個(ge) 化石類群在“臨(lin) 沂動物群”中被發現，豐(feng) 富了這一時期海洋生物與(yu) 群落的多樣性麵貌。其中組合中多樣性最高的類群是非三葉蟲節肢動物，又以奇蝦類和莫裏森蟲類最為(wei) 引人注目。除節肢動物以外，多樣的海綿動物和蠕蟲狀動物也值得進一步深入研究。

        “‘臨(lin) 沂動物群’中的化石大部分為(wei) 軟軀體(ti) 形式保存，且許多都保存了精細的解剖結構，如附肢、眼睛、消化係統和剛毛等，為(wei) 我們(men) 進一步了解這些生物的解剖結構提供了新信息。”趙方臣說。

        趙方臣表示，軟軀體(ti) 動物極易分解腐化，很難保存為(wei) 化石，隻有在特定條件下才能形成化石。在華北地區，過去也有科學家采集了大量寒武紀化石，但都是保存在硬質的碳酸岩中，化石大多為(wei) 三葉蟲的骨片，而對泥岩的采集鮮有涉足。

        經過對軟軀體(ti) 化石保存條件的深入研究，趙方臣決(jue) 定對華北地區細膩的泥岩進行挖掘。經過數年的采集，大量寒武紀軟軀體(ti) 動物化石重見天日。

        科研人員發現，與(yu) 其他經典的布爾吉斯頁岩型特異埋藏化石庫一樣，臨(lin) 沂特異埋藏化石庫中的軟軀體(ti) 結構以碳膜的形式保存在背景層與(yu) 事件層交互出現的地層中，證實了類似的埋藏學路徑在軟軀體(ti) 化石保存中具有普遍性。

        華北首次發現寒武紀特異埋藏化石庫

        作為(wei) 華北板塊第一個(ge) 被綜合研究的寒武紀特異埋藏化石庫，科學家對“臨(lin) 沂動物群”寄予厚望。它有望為(wei) 華北寒武紀特異埋藏化石庫的研究開啟新的篇章。

        “在寒武紀時期，地球大陸的板塊與(yu) 現在大不相同，我國的華北板塊與(yu) 長江流域的場子地台、華南地區的華南褶皺區還處於(yu) 分離狀態。華北板塊是一個(ge) 獨立塊體(ti) ，當時臨(lin) 沂所在的位置，大概位於(yu) 華南和加拿大中間，是茫茫大洋中的一塊孤島。”趙方臣說，作為(wei) 中國傳(chuan) 統“中寒武統”的標準地區，華北板塊的寒武紀中期地層序列完整，化石豐(feng) 富，是尋找這一時期特異埋藏化石庫的潛力地區。

        而遠在數千公裏之外的華南板塊，澄江生物群代表了寒武紀生命大爆發的高峰期。在那之後，生命演化呈現什麽(me) 規律，與(yu) 奧陶紀生命大輻射如何銜接？解開這個(ge) 謎團就需要“中寒武統”的華北板塊“接力”跑下去。

        “我們(men) 認為(wei) 生命演化是有連續性的，華北板塊發現的‘臨(lin) 沂動物群’正好接上了澄江生物群，可以研究兩(liang) 者之間的相關(guan) 性。”趙方臣表示，華北板塊寒武紀特異埋藏化石還有待進一步發掘研究，有望在更晚的地層中獲得新的發現，把寒武紀到奧陶紀的生命演化故事講得更完整。

        同時，“臨(lin) 沂動物群”與(yu) 同期的北美特異埋藏化石庫之間有許多相同的生物類型，其中一些珍稀節肢動物，如迷音蟲和莫裏森蟲，即使在原產(chan) 地北美也十分少見，這暗示了華北與(yu) 北美軟軀體(ti) 動物群在這一時期的密切聯係。

        通過聚類分析、非度量性多維標度變換和網絡分析等定量分析手段，科研人員進一步明確了華北與(yu) 北美軟軀體(ti) 動物群之間的聯係。“這表明華北可能充當著東(dong) 岡(gang) 瓦納與(yu) 北美之間的生物地理紐帶。不過，由於(yu) 來自不同角度的古地理證據尚存在差異，這種聯係的生物地理解釋還需要進一步的研究評估。”趙方臣說。

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