(相關(guān)資料圖)

近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科研人員對(duì)約4.36億年前的志留紀(jì)早期腕足動(dòng)物化石居群展開深入研究，首次揭示了這些遠(yuǎn)古海洋底棲生物如何利用剛毛來維持彼此間的“社交距離”，形成井然有序的生存格局；研究也為“遠(yuǎn)古生物如何通過自身結(jié)構(gòu)調(diào)控個(gè)體間距”這一古生態(tài)學(xué)問題提供了直接證據(jù)。相關(guān)成果22日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

腕足動(dòng)物是古生代海洋中的優(yōu)勢(shì)類群，本次研究聚焦的是一種名為遮隱核螺貝的無窗貝類腕足動(dòng)物。剛毛是其外套膜邊緣生長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)、柔韌的毛狀結(jié)構(gòu)，在化石中極難保存。本研究中原位埋藏的化石標(biāo)本完整保留了它們生命最后時(shí)刻的真實(shí)狀態(tài)，罕見地保存了腕足動(dòng)物外套膜邊緣的剛毛結(jié)構(gòu)，為科學(xué)家打開了一扇觀察遠(yuǎn)古生物群落的珍貴窗口。

研究人員綜合運(yùn)用了多種現(xiàn)代分析技術(shù)，清晰重構(gòu)了這些直徑約20微米剛毛的精細(xì)形態(tài)，還證實(shí)了其中一種獨(dú)特的保存機(jī)制：剛毛先是在缺氧環(huán)境下迅速黃鐵礦化，繼而在弱酸性條件中被鈣質(zhì)外殼包覆，阻止壓實(shí)與氧化，因而即便黃鐵礦后期轉(zhuǎn)為氧化鐵仍能完整保留其微觀形態(tài)。

隨后，研究人員將目光投向了整個(gè)居群的布局。運(yùn)用多種空間點(diǎn)格局分析方法，發(fā)現(xiàn)這些腕足動(dòng)物的分布并非隨機(jī)雜亂，而是呈現(xiàn)出一種統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的、類似棋盤的非隨機(jī)、均勻分布模式。這種“棋盤狀”布局暗示著個(gè)體之間存在一種間距調(diào)節(jié)機(jī)制。

通過分析發(fā)現(xiàn)，化石居群中個(gè)體之間的平均距離與它們保存完好的剛毛長(zhǎng)度之間存在著明確的定量關(guān)系，這個(gè)間距大約是剛毛長(zhǎng)度的1.5至2倍。研究推測(cè)，遮隱核螺貝具備在外力（如微弱水流）或自身極其微弱的活動(dòng)下，發(fā)生毫米級(jí)緩慢滑動(dòng)的可能。當(dāng)個(gè)體間距過近，其伸展的剛毛便會(huì)與“鄰居”接觸，這種持續(xù)的物理接觸，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的累積，最終促使整個(gè)居群達(dá)到一個(gè)互不干擾、空間利用最優(yōu)化的穩(wěn)定構(gòu)型。穩(wěn)定構(gòu)型對(duì)于濾食性生物至關(guān)重要，能最大限度地避免彼此的攝食水流相互干擾。

此項(xiàng)研究首次將一種精微的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)（剛毛）與一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的居群空間格局直接聯(lián)系起來，為“生物間的相互作用如何塑造居群結(jié)構(gòu)”這一古生態(tài)學(xué)核心問題提供了直接的化石證據(jù)。它表明，遠(yuǎn)古居群的形成并不僅僅受制于被動(dòng)的環(huán)境因素或幼蟲的隨機(jī)固著，生物個(gè)體間由其形態(tài)結(jié)構(gòu)引起的相互作用同樣扮演了至關(guān)重要的角色。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)古生代海洋生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性的理解，也凸顯了那些看似微不足道的特征在生命演化長(zhǎng)河中可能產(chǎn)生的重要生態(tài)影響。（蘇雁 姬尊雨）