對于過去，人類一直飽有天生的好奇和敬畏；對于生命，人類也從未停止探索的腳步。
在距今約5.3億年前，寒武紀生命大爆發(fā)，多細胞動物的多樣性出現(xiàn)了爆發(fā)式的增長，節(jié)肢、腕足、蠕形、海綿、脊索動物等一系列與現(xiàn)代動物形態(tài)基本相同的動物在地球上來了個“集體亮相”。比如當時的“海洋霸主”奇蝦；品種繁多有長著尖刺、有長著“兔耳朵”的三葉蟲等等。隨后，包括脊椎動物在內(nèi)的幾乎所有動物門類（不同的門類代表了不同的形體構(gòu)型）在2000萬年的時間內(nèi)快速出現(xiàn)，前寒武紀寂靜的海洋瞬間變得熱鬧非凡。
在不到地球歷史1%的時間里，寒武紀生命大爆發(fā)誕生了地球上絕大多數(shù)動物門類，奠定了現(xiàn)今動物門類多樣性的框架。因此，寒武紀大爆發(fā)的相關(guān)問題一直是古生物學界研究的核心，而富含精美的多門類軟軀體化石的寒武紀特異埋藏化石庫則是了解這一重大生物演化事件的主要窗口。
為解開這個謎題，科學家在世界各地廣泛尋找、收集寒武紀生物化石。但寒武紀特異埋藏化石庫的時空分布不均勻。目前，大多數(shù)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大陸（今北美大陸的主體），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(fā)現(xiàn)，澄江動物群在我國的云南發(fā)現(xiàn)；而2019年在宜昌發(fā)現(xiàn)的清江生物群，與澄江動物群也都同屬于華南板塊。因而，客觀條件在很大程度上制約了我們對寒武紀演化動物群面貌和格局的全面認識。
在寒武紀時期，地球大陸的板塊并不是我們現(xiàn)在看到的樣子，我國的華北板塊與長江流域的場子地臺和華南地區(qū)的華南褶皺區(qū)處于分離狀態(tài)。作為中國傳統(tǒng)“中寒武統(tǒng)”的標準地區(qū)，華北板塊的寒武紀中期地層序列完整、化石豐富，是尋找該時期特異埋藏化石庫的潛力股。為此，科研人員將目光投向華北板塊，并在這一地區(qū)展開了大量野外工作。因為從理論上來說，華北板塊是不應該錯過寒武紀生命大爆發(fā)的。
我們知道軟軀體動物極易分解腐化，很難保存為化石，只有在特定條件下才能形成化石。此前科學家在華北地區(qū)也采集過大量寒武紀化石，多數(shù)都是保存在硬質(zhì)的碳酸巖中，化石也大多為三葉蟲的骨片，而對泥巖的采集鮮有涉足。
經(jīng)過對軟軀體化石保存條件的深入研究，中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所寒武紀大爆發(fā)研究團隊在山東省臨沂市西郊地區(qū)開展了綜合研究工作，并就代表性層位和剖面進行了集中采集，并且加強對該地區(qū)細膩泥巖的挖掘，收集到了數(shù)千枚精美的化石標本。
與其他經(jīng)典的布爾吉斯頁巖型特異埋藏化石庫一樣，臨沂特異埋藏化石庫中的軟軀體結(jié)構(gòu)以碳膜的形式保存在背景層與事件層交互出現(xiàn)的地層中，證實了類似的埋藏學路徑在軟軀體化石保存中具有普遍性。研究人員在寺口剖面的寒武系張夏組盤車溝段下部黑色與黃綠色頁巖中發(fā)現(xiàn)大量軟軀體化石。根據(jù)其中的三葉蟲，確定特異埋藏化石庫的時代為距今約5.04億年寒武紀苗嶺世鼓山期的早期，稍微晚于布爾吉斯頁巖生物群。
這是在華北地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)寒武紀特異埋藏化石庫，研究人員將其命名為“臨沂動物群”。這一發(fā)現(xiàn)讓我們對5億年前發(fā)生在華北板塊上的生命演化故事，有了更多能夠去拓展的認識，也為研究地球生命演化打開了一扇新的窗口，補上了一塊新的拼圖。研究成果發(fā)表于《國家科學評論》。
“臨沂動物群”中的化石大部分都以軟軀體形式保存，并且很多精細的解剖結(jié)構(gòu)也都被完整保存下來，如附肢、眼睛、消化系統(tǒng)和剛毛等，為我們充分了解因而生物解剖結(jié)構(gòu)給提供了機會。目前，研究人員在 “臨沂動物群”中已發(fā)現(xiàn)超過35個化石類群，極大地豐富了我們對這一時期海洋生物與群落多樣性面貌的認知。其中組合中多樣性最高的類群是非三葉蟲節(jié)肢動物，其中又以奇蝦類和莫里森蟲類最為引人注目。除節(jié)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。
事實上，當時華北板塊中臨沂所在的位置，大概位于華南和加拿大中間，是茫茫大洋中的一塊孤島，而華南板塊遠在數(shù)千公里之外。我們知道澄江動物群代表了寒武紀生命大爆發(fā)的高峰期，生命演化是有連續(xù)性的，在此之后，生命是如何演化？呈現(xiàn)什么規(guī)律？又與奧陶紀生命大輻射如何銜接？
解開上述重重謎團就需要“中寒武統(tǒng)”的華北板塊“接力”跑下去。此次在華北板塊發(fā)現(xiàn)的‘臨沂動物群’正好接上了澄江動物群，進而可以探索研究兩者之間的相關(guān)性。并且，“臨沂動物群”還與同期的北美特異埋藏化石庫之間存在許多相同的生物類型，比如迷音蟲和莫里森蟲等一些珍稀節(jié)肢動物，這暗示了華北與北美軟軀體動物群在這一時期的密切聯(lián)系。通過聚類分析、非度量性多維標度變換和網(wǎng)絡(luò)分析等定量分析手段，表明華北可能充當著東岡瓦納與北美之間的生物地理紐帶。不過，由于來自不同角度的古地理證據(jù)尚存在差異，這種聯(lián)系的生物地理解釋還需要進一步的研究評估。
作為華北板塊第一個被綜合研究的寒武紀特異埋藏化石庫，有待進一步發(fā)掘研究，科學家對“臨沂動物群”寄予厚望，希望在更晚的地層中獲得新的發(fā)現(xiàn)，把寒武紀到奧陶紀的生命演化故事講得更完整。
來源：中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所
標簽： 臨沂動物群
