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我科學家揭示4.36億年前海洋生物如何“社交”
近日，中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所科研人員對約4.36億年前的志留紀早期腕足動物化石居群展開深入研究，首次揭示了這些遠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“遠古生物如何通過自身結(jié)構(gòu)調(diào)控個體間距”這一古生態(tài)學問題提供了直接證據(jù)。相關(guān)成果22日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。
腕足動物是古生代海洋中的優(yōu)勢類群，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物。剛毛是其外套膜邊緣生長的細長、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本完整保留了它們生命最后時刻的真實狀態(tài)，罕見地保存了腕足動物外套膜邊緣的剛毛結(jié)構(gòu)，為科學家打開了一扇觀察遠古生物群落的珍貴窗口。
研究人員綜合運用了多種現(xiàn)代分析技術(shù)，清晰重構(gòu)了這些直徑約20微米剛毛的精細形態(tài)，還證實了其中一種獨特的保存機制：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居群的布局。運用多種空間點格局分析方法，發(fā)現(xiàn)這些腕足動物的分布并非隨機雜亂，而是呈現(xiàn)出一種統(tǒng)計學上顯著的、類似棋盤的非隨機、均勻分布模式。這種“棋盤狀”布局暗示著個體之間存在一種間距調(diào)節(jié)機制。
通過分析發(fā)現(xiàn)，化石居群中個體之間的平均距離與它們保存完好的剛毛長度之間存在著明確的定量關(guān)系，這個間距大約是剛毛長度的1.5至2倍。研究推測，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下，發(fā)生毫米級緩慢滑動的可能。當個體間距過近，其伸展的剛毛便會與“鄰居”接觸，這種持續(xù)的物理接觸，經(jīng)過長時間的累積，最終促使整個居群達到一個互不干擾、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。
此項研究首次將一種精微的解剖學結(jié)構(gòu)（剛毛）與一個統(tǒng)計學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)學核心問題提供了直接的化石證據(jù)。它表明，遠古居群的形成并不僅僅受制于被動的環(huán)境因素或幼蟲的隨機固著，生物個體間由其形態(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)不僅加深了我們對古生代海洋生態(tài)系統(tǒng)復雜性的理解，也凸顯了那些看似微不足道的特征在生命演化長河中可能產(chǎn)生的重要生態(tài)影響。
來源：光明日報 作者：蘇雁 姬尊雨
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