近日，中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队报道了来自华北地区的一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库，并命名为“临沂动物群”。这一独特的特异埋藏化石库为深入了解寒武纪大爆发之后动物早期辐射分异、迁徙扩散、群落结构和生物古地理提供了新的窗口。该项成果日前在国际学术期刊《国家科学评论》发表。
“临沂动物群”复原图
生命在寒武纪出现大爆发
46亿年前，地球形成，在黯淡的环境中，生命经历了约40亿年的漫长演化历史；直至5亿多年前的寒武纪，包括脊椎动物在内的几乎所有动物，在短短几百万年间快速登场，一系列与现代动物形态基本相同的生物“集体亮相”，形成了多种门类动物同时存在的繁荣景象。这一快速的生命演化事件，被称为“寒武纪大爆发”。
“寒武纪大爆发”在整个地球生命进化史上具有重要的地位。寒武纪给大家留下的最主要印象，就是奇形怪状的生物种类，比如生物的奇特样貌连怪诞派画家都为之称奇，如当时的“海洋霸主”奇虾；品种繁多有长着尖刺、有长着“兔耳朵”的三叶虫等等。
这些五花八门、千奇百怪的化石是如何突然出现的？
“寒武纪大爆发”是古生物学界研究的核心，而富含精美的多门类软躯体化石的寒武纪特异埋藏化石库则是了解这一重大生物演化事件的主要窗口。
中科院南京地质古生物所研究员赵方臣告诉记者，全球已有十余处经典的寒武纪特异埋藏化石库被发现，尤其是澄江动物群的发现，开启了华南板块作为相关研究热点地区的历史。
“虽然近年来新的化石库仍在不断涌现。然而，寒武纪特异埋藏化石库的时间和空间分布并不均匀。”赵方臣说，大多数著名的寒武纪特异埋藏化石库都集中分布在华南板块和劳伦大陆，这些客观条件在很大程度上制约了我们对寒武纪演化动物群面貌和格局的全面认识。
“临沂动物群”中发现了36个化石类群
近些年， 南古所的专家将目光投向华北板块。“寒武纪时，华南、华北之间还是‘隔海相望’”。赵方臣告诉记者，华北板块在寒武纪时是一个独立块体，具有独特的构造演化历史。作为中国传统“中寒武统”的标准地区，“这里的寒武纪中期地层序列完整，化石丰富，是寻找这一时期特异埋藏化石库的潜力地区”。
近年来，中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队在这一地区展开了大量野外工作，并选取代表性层位和剖面进行了集中采集，收集到了数千枚精美的化石标本。
具体来说，“临沂动物群”来自山东省临沂市西郊的寺口剖面，软躯体化石集中产出于寒武系张夏组盘车沟段下部的黑色与黄绿色页岩中。根据其中的三叶虫，专家们判断特异埋藏化石库的时代被确定在距今约5.04亿年寒武纪苗岭世鼓山期的早期，稍微晚于布尔吉斯页岩生物群。
记者了解到，已有超过35个化石类群在临沂动物群中被发现，丰富了这一时期海洋生物与群落的多样性面貌。组合中多样性最高的类群是非三叶虫节肢动物，而其中又以奇虾类和莫里森虫类最为引人注目。
“除节肢动物以外，多样的海绵动物和蠕虫状动物也值得进一步深入研究。”赵方臣说，临沂动物群中的化石大部分为软躯体形式保存，且许多都保存了精细的解剖结构，如附肢、眼睛、消化系统和刚毛等，为进一步了解这些生物的解剖结构提供了新信息。
5亿年前，华北板块和北美板块可能有联系
由于时代相近的其他特异埋藏化石库均集中于劳伦大陆，华北板块临沂动物群的发现为研究寒武纪中期的生物地理学提供了独特的视角。赵方臣说，临沂动物群与同期的北美特异埋藏化石库之间有许多相同的生物类型，其中一些珍稀节肢动物，如迷音虫和莫里森虫，即使在原产地北美也十分少见，这暗示了华北与北美软躯体动物群在这一时期的密切联系。
临沂动物化石群中代表性的软躯体节肢动物
线纹心虾和抱怪虫类
通过聚类分析、非度量性多维标度变换和网络分析等定量分析手段进一步支持了华北与北美软躯体动物群之间的联系，这表明华北可能充当着东冈瓦纳与北美之间的生物地理纽带。不过，由于来自不同角度的古地理证据尚存在差异，这种联系的生物地理解释还需要进一步的研究评估。
澄江动物群的发现揭开了华南板块一系列寒武纪特异埋藏化石库研究的序幕，而临沂动物群作为华北板块第一个被综合研究的寒武纪特异埋藏化石库，也有望为华北寒武纪特异埋藏化石库的研究开启新的篇章。
扬子晚报/紫牛新闻记者 于丹丹
图片由中科院南京地质古生物研究所提供
校对 李海慧
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