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　　中新网北京9月1日电 (记者 孙自法)作为地球上最早出现的有颌脊椎动物类群之一，盾皮鱼类在三四亿年前经历了从出现、辐射到灭绝的完整演化过程。其多样性如何变化，又与地球环境变化存在怎样的联系，一直是古生物学界关注的问题。

　　记者9月1日从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(古脊椎所)获悉，中国科学院院士朱敏领衔的研究团队依托长期建设的DeepBone古脊椎动物数据库(简称深骨数据库)，重建了盾皮鱼类从志留纪(约4.43亿至4.20亿年前)出现、在泥盆纪(约4.20亿至3.59亿年前)辐射，直至泥盆纪末灭绝的多样性演化历程，并分析了这一过程与全球气候和大陆构型变化之间的长期联系。

　　相关论文题为“中古生代盾皮鱼类(有颌脊椎动物干群)的多样性演化动态及其环境关联”，近日在线发表于《中国科学：地球科学》英文版(Science China Earth Sciences)。

　　多样性演化经历四个主要阶段

　　论文第一作者、中国科学院古脊椎所副研究员潘照晖介绍，盾皮鱼类是泥盆纪水域生态系统的重要组成部分，其共同特征是头部和躯干前部披覆骨质甲片。不同类群在体形、运动方式和生态角色上差异显著，既有主要生活于水底或近底层水域的类型，也有游泳能力较强的大型捕食者。

　　由于盾皮鱼类在泥盆纪末全部灭绝，其多样性变化只能依据化石记录加以重建。然而，化石记录的丰富程度不仅取决于当时生物的真实多样性，还受到保存条件、地层出露程度以及采集和研究强度等因素影响。若仅比较各时期已经发现的物种数，容易将保存和采样差异误判为真实的多样性变化。

　　为降低这些偏差的影响，研究团队从深骨数据库中整理出9904条盾皮鱼类化石出现记录，涵盖877个种级分类单元，并依据最新版国际年代地层框架统一校订其时代信息，为更可靠地重建多样性变化奠定数据基础。

　　在此基础上，研究团队采用可将化石保存差异纳入估计的贝叶斯模型，重建了不同时期新物种形成速度、物种灭绝速度和谱系数量的变化。结果显示，盾皮鱼类的多样性演化可划分为四个主要阶段：

　　第一阶段，罗德洛世至洛赫考夫期(约4.27亿至4.13亿年前)，盾皮鱼类新物种形成速度较低，谱系积累缓慢。

　　第二阶段，布拉格期至艾菲尔期(约4.13亿至3.88亿年前)，新物种形成速度明显高于灭绝速度，盾皮鱼类进入主要辐射阶段。

　　第三阶段，吉维特期至弗拉期(约3.88亿至3.72亿年前)，新物种形成速度开始放缓，多样性增长逐渐停滞，并显现衰退迹象。

　　第四阶段，法门期(约3.72亿至3.59亿年前)，灭绝速度持续高于新物种形成速度，盾皮鱼类进一步衰退，最终在泥盆纪末Hangenberg灭绝事件期间走向灭绝。

　　这一结果从成种和灭绝过程的变化出发，连续呈现了盾皮鱼类从早期缓慢积累、快速辐射到长期衰退和最终灭绝的演化轨迹。

　　揭示灭绝前的长期“隐性衰退”

　　直接统计原始化石记录所得的结果显示，中、晚泥盆世盾皮鱼类的物种丰富度长期维持高位，似乎直到泥盆纪末才突然崩溃；校正保存差异后的结果则表明，其新物种形成速度在吉维特期至弗拉期已经放缓，谱系数量在弗拉期晚期达到峰值后开始下降。

　　研究团队认为，中、晚泥盆世广泛发育的礁相沉积更有利于盾皮鱼类骨甲保存，可能抬高了这一时期的表观丰富度，掩盖了此前已经开始的“隐性衰退”。这意味着，盾皮鱼类并非在泥盆纪末才突然从多样性高峰跌落，而是在最终灭绝前已经经历了较长时间的多样化减速和衰退。

　　研究团队进一步将上述演化变化与全球平均地表温度和大陆破碎化程度进行比较。结果显示，较冷时期总体上与较高的新物种形成速度和更快的多样性净增长相伴，大陆构型变化也与盾皮鱼类多样性的长期变化存在联系。不过，在进一步排除时间序列自身延续性的影响后，两类环境因素的短期变化均未表现出显著的独立作用。因此，这些关系应理解为地质时间尺度上的长期关联，而不能视为环境变化直接导致盾皮鱼类兴衰的因果证明。

　　相关结果为认识泥盆纪海洋生态系统重组，以及“泥盆纪游泳动物革命”中的脊椎动物演化提供了新的定量依据。

　　直接支撑古脊椎动物宏演化研究

　　该研究是深骨数据库支撑古脊椎动物多样性演化定量研究的首个应用案例。研究表明，深骨数据库的价值不止于汇集、整理和展示化石资料。以可追溯的标本级数据为基础，经过分类和年代校订，并将保存和采样差异纳入分析，可以从不完整且分布不均的化石记录中提取更可靠的多样性演化信息。盾皮鱼类研究由此建立了从标本数据整理到多样性演化重建的完整流程，说明深骨数据库已经能够直接支撑古脊椎动物宏演化问题研究。

　　朱敏院士表示，随着深骨数据库中无颌类、棘鱼类、早期软骨鱼类和硬骨鱼类等数据进一步完善，这一研究方法可用于重建不同古脊椎动物类群的辐射、衰退和灭绝过程。在统一的数据标准和分析尺度下开展比较，有助于判断不同类群的多样化节奏是否一致，以及它们对共同环境变化的响应有何差异。未来，深骨团队将继续推进数据整理、开放共享和科学应用，使深骨数据库建设与古脊椎动物演化问题研究相互促进。(完)