動物對沉積物的三維擾動，改變了遠古海洋的生態(tài)格局，為“寒武紀生命大爆發(fā)”鋪平了道路。近日，中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所團隊，在三峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一組保存完好的三維潛穴化石，將動物復雜行為的起源追溯到了5.5億年前的埃迪卡拉紀。該發(fā)現(xiàn)改變了學界對早期生命演化的認識。

　　此前，學界普遍認為埃迪卡拉紀的生物，大多是在海底表面留下簡單的爬痕或淺層水平潛穴。直到寒武紀，生物才逐漸發(fā)展出垂直或斜向挖掘沉積物的能力，形成復雜的三維潛穴系統(tǒng)。然而，研究團隊在屬于埃迪卡拉紀的三峽地區(qū)“石板灘生物群”遺跡中發(fā)現(xiàn)，化石具有類型多樣的三維復雜潛穴系統(tǒng)遺跡，包括鋸形跡、多山跡與蝌蚪狀潛穴等類型。與更早期僅停留在沉積物表面的簡單爬跡不同，三維潛穴是動物行為復雜化的重要標志，這些化石首次展現(xiàn)出動物向沉積物內(nèi)部“縱向探索”的能力。這些精心構造的地下通道網(wǎng)絡，表明它們不再是海底的“表面過客”，而是可進行有計劃的、主動的沉積物探測，是能夠主動挖掘、構建三維棲居空間的生態(tài)系統(tǒng)“工程師”。

　　在埃迪卡拉紀，海底普遍覆蓋著一層堅韌的“微生物席”，這層生物膜為當時固著或簡單移動的大多數(shù)生物提供了穩(wěn)定的棲息地。這些早期動物的挖掘行為，在當時的海洋生態(tài)系統(tǒng)中引發(fā)了一系列連鎖反應。這些“工程師”的活動破壞了“微生物席”的穩(wěn)定性，動搖了舊有生態(tài)系統(tǒng)的根基。研究顯示，在石板灘地層中，潛穴化石的豐度與典型的埃迪卡拉紀宏體化石的豐度呈負相關。在潛穴密集的層位，原有的埃迪卡拉紀生物變得稀少。這表明，這些“工程師”可能通過競爭空間、資源或間接破壞微生物墊基底，局部排擠了適應舊生態(tài)系統(tǒng)的生物群落。

　　上述行為革新促進了元素循環(huán)的變革。盡管埃迪卡拉紀仍處于低氧條件下，這些擾動還難以大規(guī)模氧化深層沉積物，但“工程師”的活動無疑增強了沉積物的物理混合，影響了磷、碳、硫等關鍵元素的生物地球化學循環(huán)。這些具有兩側(cè)對稱身體構型的動物所驅(qū)動的行為革命，架起了一座橋梁，連接了埃迪卡拉紀相對靜態(tài)的“微生物席墊”世界，和寒武紀開始出現(xiàn)的、動物與沉積物劇烈相互作用的“混合基底”世界。寒武紀生命大爆發(fā)的序幕，在5.5億年前已然拉開。

　　從平面到立體，從穩(wěn)定到動態(tài)。石板灘生物群記錄了動物從在海底表面簡單“漫步”，到主動向地下三維空間“開拓”的根本性轉(zhuǎn)變。該研究將復雜三維洞穴系統(tǒng)的出現(xiàn)時間，明確提前到了埃迪卡拉紀晚期，揭示了動物自身行為方式的革新是驅(qū)動地球環(huán)境和生命演化的強大力量。正是這些古老“工程師”們看似微小的挖掘行為，在漫長的時間尺度上，最終撬動了整個星球的生態(tài)格局。

　　相關研究成果發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會的支持。