通过全球有孔虫记录揭示始新世-渐新世期间复杂的海洋生态响应

古海洋面对气候转折的时刻

大约在3400万年前，地球气候从一个几乎没有永久冰盖的闷热世界，转变为以南极大陆大规模冰盖为特征的冰屋气候。这一变化重塑了海平面、海洋温度以及无数海洋生物的生存局面。在本研究中，研究者们深入研究了被称为有孔虫的微小有壳生物的化石记录——这些生物在古海洋中扮演着重要角色——以揭示不同海洋生物群体在这一重大气候动荡中的实际反应。他们的工作表明，情形远比单一的群体灭绝要复杂：随着行星变冷，不同类群的有孔虫沿着截然不同的进化路径发展。

微小的壳体如同时光旅行者

有孔虫是构建精细壳体的单细胞生物，生活方式多样，可漂浮于公海或栖息在从阳光充足的浅滩到深海的海底。由于它们的壳大量化石化，因而构成了过去海洋生命最好的记录之一。研究团队汇集了一个庞大的全球数据集，包含来自161个钻孔和岩露点的1000多种类，时间范围覆盖4800万至2000万年前。随后他们使用了一种借鉴进化生物学概念（如“突变”“重组”和在替代时间线上“选择”）的新型计算算法，将物种出现与消失的全球历史缝合起来，达到平均约2.9万年分辨率的精细时间尺度。

重建古代多样性的兴衰

借助这一高分辨率时间线，研究者追踪了物种丰富度——本质上是不同物种数量——随时间的涨落。他们发现了两次广泛的增长阶段和两次主要的下降。在重大气候转折之前，生物多样性先经历了一次早期的提升，随后在晚始新世进入长期下滑。然后在普里亚博宁期早期出现了一波新物种激增，尤其是在深海海底。真正的危机发生得更晚，一场长期下降从晚始新世延续到早渐新世，分为一个长时间的灭绝阶段和随后在早渐新世的进一步下降。多样性在早中新世仍保持低位，只有早期复苏迹象。

不同栖息地，不同命运

其中一个核心见解是，并非所有有孔虫都以相同方式响应。漂浮在近表层的浮游种和生活在温暖浅水域的较大型种群具有紧密相连的历史。它们的多样性与海表温度和海平面变化同步：当行星变冷、海平面下降时，暖水专化种失去栖地。这些群体的最剧烈损失发生在南极形成大型稳定冰盖并使海平面下降数十米之时。相比之下，栖息在较深海底的小型底栖种表现出不同的故事。它们在晚始新世短暂繁荣，可能受到随着变冷条件和浮游植物暴发而增加的有机物向深处输出的推动，并且在更晚才进入漫长且不均的衰退期。

气候、食物与水下地形

通过将化石趋势与独立的温度、海平面和碳化学记录进行比较，研究拆解了这些变化的驱动因素。表层和浅水物种对海洋变冷与浅栖环境萎缩最为敏感。另一方面，深海群落对深水温度变化、从上方降落的有机碎屑数量以及全球碳循环的转变反应更强烈。作者还考察了当时的其他剧烈事件，如陨石撞击和大规模火山喷发，发现与长期气候和海洋变化相比，这些事件对整体有孔虫多样性几乎没有明显或一致的指纹。

复杂的过去对未来的启示

对非专业读者而言，可能会将古代气候转变想象为一场简单的灾难，一下子抹去生命。该研究描绘了更为细腻的图景：随着地球冷却进入现代冰屋状态，一些海洋群落崩溃，另一些短暂繁荣，许多群体的反应与它们的栖息地和食物来源密切相关。通过在庞大的全球数据集上使用最前沿的计算方法，研究表明生命对气候变化的响应是分层的、依栖息地而异的，并且高度依赖环境变化的速度与性质。理解深古的这种复杂性有助于科学家更好地预判当今海洋——以及支撑它们的无数微小生物——在我们当前气候快速变化时可能的反应。

引用: Lu, Z., Xue, K., Deng, Y. et al. Complex marine ecological response during the Eocene-Oligocene revealed by global foraminiferal record. Nat Commun 17, 3954 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70541-w

关键词: 始新世-渐新世气候转折, 有孔虫化石, 海洋生物多样性变化, 古气候与海平面, 深海生态系统