6月19日，中国地质大学（武汉）宋海军教授团队的研究成果《腕足动物和有孔虫在大灭绝事件中通过形态简化来降低钙化成本》在《自然-生态与进化》《Nature Ecology & Evolution》杂志发表。博士研究生王奉宇是论文第一作者，宋海军教授是通讯作者，合作者来自中国地质大学（武汉）、美国加州大学、澳大利亚卧龙岗大学。
图1 《自然-生态与进化》网站报道
研究团队试图解答一个地球科学领域的经典问题：像腕足动物和有孔虫这样的古代海洋生物，是如何在全球环境灾难中幸存下来的？这项研究聚焦于地球历史上的两次重大事件——约2.52亿年前的二叠纪—三叠纪大灭绝（PTME），以及约1.83亿年前的早侏罗世大洋缺氧事件（T-OAE）。这两次事件均由剧烈的火山活动引发，释放出大量二氧化碳进入大气，导致全球变暖、海洋酸化和缺氧——这些变化对依赖碳酸钙构建壳体的海洋生物来说是极大挑战。
有孔虫和腕足是古生代海洋中常见的动物，主要壳体成分是碳酸钙。这两类动物在现代海洋中也存在。本研究发现，有孔虫、腕足等海洋生物通过一种极具智慧的“节能”策略——简化壳体结构，应对环境压力。以腕足动物为例，它们通常拥有复杂精致的壳饰（称为壳褶），在正常条件下可用于防御或调节生理。但在大灭绝时期，这些壳褶大幅减少，许多物种甚至演化出完全光滑的壳体。我们基于3225个标本、1061个腕足物种的全球化石数据库分析发现，壳褶的数量和比例分别下降了 36.4% 和 60%。而有孔虫则选择了另一种生态策略：“瘦身”。对757个标本、12个物种的分析显示，在两次灭绝事件中，有孔虫的壳体厚度平均减少了20%至60%。壳体对这些生物来说，是一个“高耗能工程”。研究团队结合数学建模与海水化学模拟，估算了它们在不同环境下建造壳体所需的能量。研究结果表明：在严重的海洋酸化背景下，如果不改变原有壳体结构，钙化所需能量会翻倍；而通过减少壳饰或减薄壳体，这些生物成功地将钙化能耗降低超过一半（腕足动物）或降低约20%至60%（有孔虫）。就像人在危机中放弃奢侈品，只为维持最基本的生存一样。图7 火山喷发引发海洋酸化、缺氧与升温，三者共同作用导致腕足动物和有孔虫的形态简化。通过减少壳饰或减薄壳体，这些钙化生物得以应对环境压力下日益增加的钙化能耗。这种简化壳体的策略不仅仅是短期的生存手段，它还重塑了生态系统结构。例如，失去复杂壳饰可能让这些生物在生态互动中变得更脆弱，甚至更易受捕食。但长远来看，这种变化可能催生新的物种，重新设定演化轨迹。更重要的是，这种策略并不局限于这两次灭绝事件——在从古生代到新生代的多个大灭绝事件中，海百合、珊瑚、浮游生物等类群也都出现了类似的壳体简化现象。这表明，这种“结构退化”或许是生物在压力下普遍而有效地应对方式。
论文相关信息：Wang, F.Y., Finnegan, S., Dal Corso, J., Ye, F.C., Wu, Y.Y., Chen, J., Jiang, S.Y., Tian, L., Dai, X., Chu, D.L., Song, H.Y., Tong, J.N. and Song, H.J. Brachiopods and forams reduced calcification costs through morphological simplification during mass extinction events. Nature Ecology & Evolution, 2025.
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02749-w
