海底缺氧往往伴随着大灭绝事件

　　我们知道，海底严重缺氧的地质时期往往伴随着著名的大灭绝事件，比如发生在2.52亿年前的二叠纪末大灭绝，有90%以上的海洋物种都因此消失。但是，一些主要的演化辐射却是在浅海长期处于动态缺氧时启动的。其中包括发生在埃迪卡拉纪-寒武纪、奥陶纪和中-晚三叠纪的几次演化辐射事件。考虑到这些事件，我和美国史密森尼学会的道格·尔温（Doug Erwin)都推测，含氧量的波动可能为软躯体动物的演化和发展创造了关键性的机会。
　　对于生物而言，当海水含氧量超过10毫摩尔每升时，更容易形成石灰质的骨骼——这种材料构成了许多现生海洋生物的骨骼和外壳。或许，只有当含氧量达到这样的阈值，使原本彼此孤立的绿洲扩大、连接，并在全球范围内达到稳定的状态时，软躯体动物才能大范围地演化出碳酸钙骨骼。
　　生命的演化和含氧量变化之间确实还有很多值得我们研究的联系。整套响应的过程也一定是错综复杂的，因为在演化的过程中，动物还需要应对很多其他的影响因素，比如不断增加的捕食现象。此外，生物个体、生态系统以及更广阔的地球系统之间的相互作用也应该被考虑在内，而我们对这些过程的认识还很有限。
　　从埃迪卡拉纪过渡到寒武纪时，还发生过一系列重塑地壳的区域性地质过程，很多地质记录和化石记录都因此缺失。这也意味着，只有在全世界范围内收集和拼凑有关当时的信息，才有可能弄清复杂动物崛起的故事。然而，还有一个棘手的问题挡在我们的面前：许多关键的埃迪卡拉纪化石点至今都缺乏准确的年代数据。
　　一般情况下，我们会通过测定岩层中锆石晶体的铅铂比来确定地层的形成时间。这是为数不多能够通过放射性测年准确获取岩石年龄（绝对年龄）的方法之一。而锆石一般来自这套岩层中的火山灰层。麻烦的是，许多著名的沉积层中并没有这种火山灰层。因此，我们很难在时间上精确对比全世界不同地区发生的演化事件，尽管这对建立可靠的演化时间框架来说至关重要。中国的蓝田组（一种地层单位）就是一个很好的例子。蓝田组中可能产出了最古老的动物化石，但对应岩层的年龄模糊地介于6.35到5.9亿年之间，很难确定。
　　尽管如此，我们还是应该保持乐观，大量新的线索正在引导我们不断向前。
　　科学家正在发现新的火山灰层，测年技术也在不断优化。最近，有研究团队就重新测定了纳米比亚埃迪卡拉生物群出产地的火山灰层。新的研究表明，其中最年轻的几层（也就是最靠近前寒武纪-寒武纪界线的几层）要比科学家原本认为的晚至少200万年。这项成果就引出了一个新的疑问：现在，纳米比亚出产的埃迪卡拉纪化石应该如何与西伯利亚、纽芬兰等产地的化石进行对比？另外，为了让我们对远古世界的含氧量有更清晰的认识，地球化学家不仅在研究新的同位素技术，还在研究其他具有潜力的技术。不仅如此，我们的团队和其他科学家也在西伯利亚南部等至今都缺乏研究的偏远地区寻找新的化石。
　　在不远的将来，当我们再一次站在那高高的峭壁上俯由下方广表的森林时，一定已经对那个充满生机的非凡时代，有了更深刻的理解。
　　文章摘选自《环球科学》