大奥陶纪生物多样化事件很容易被压扁成一部续集。前面是寒武纪大爆发,带着著名的身体蓝图戏剧;随后是奥陶纪,常被说成第二次快速扩张,把更熟悉的古生代生命装进海洋。这个简写在某个程度上方便记忆,但一旦替代了分析,就会遮住真正发生的变化。奥陶纪辐射不只是另一场爆发。它是一场漫长的海洋生态空间重组:已经在大轮廓上出现的动物,开始占据更多栖息地、更多取食位置、更多水体角色和更多区域性生物省。[1][2][3]
美国国家公园管理局的概述给出了尺度:奥陶纪期间,海洋动物群增加了四倍,海洋中充满了与此前寒武纪群落不同的生命,包括双壳类、腹足类、苔藓动物、海百合,以及最早的珊瑚礁。[3] 这里重要的词是“群落”。这不只是分类单元数量上升。变化发生在海底和水体的运作方式中。腕足动物、苔藓动物、软体动物、棘皮动物、笔石、牙形石、珊瑚、三叶虫、头足类和其他类群,加入的不是名单上的更多名字。它们让食物网变厚,也让古生代海洋在结构上不同于此前的寒武纪世界。[3]
因此,当前更有力的读法,要从削弱“事件”这个词开始。Servais、Cascales-Minana 和 Harper 直接提出,GOBE 在简单意义上不是一个单一事件。它是由不同化石类群、时间间隔和地区中的多样性趋势相加而成。[1] 这一点重要,因为单一事件叙述会追逐单一原因:氧气、温度、海平面、火山活动、捕食、浮游生物、地理。奥陶纪记录不断拒绝这种整齐。不同演化支在不同时间分化。远洋系统和底栖系统的变化未必同步。地方盆地记录一种节奏,全球汇编则给出另一种节奏。[1][2][4]
“不是单一事件”的修正并没有缩小 GOBE。它让 GOBE 更具有生物学含量。真正的生态系统扩张,不该像一个同时在各地拨动的开关。它更像反馈。更多浮游生物可以供养更多悬浮取食者。更多坚硬基底和礁状环境可以带来更多附着点。更多捕食者可以改变防御策略。更强的区域分异可以让地方种群成为彼此分开的演化试验。海底上方更复杂的分层,可以让生物在垂直方向分享空间,而不只是在平坦底面上彼此竞争。[2][3]
旧有的爆发隐喻还遮住了奥陶纪最重要的空间变化:海洋获得了结构。在面向公众的寒武纪记忆中,海底常被想象成一个挤满奇异动物的舞台。到了奥陶纪,舞台本身变得更有层次。悬浮取食者可以占据不同高度。礁体和骨骼堆积制造起伏。浮游和游泳生物的影响加深。群落开始以《大英百科全书》称为层级的方式分割空间,结果是一种更复杂的海洋架构,而不只是更长的演员表。[2][3]
化石图像正是在这里获得位置。一块保存完整奥陶纪三叶虫的岩板很鲜明,同时也带着提醒。即使是一处美丽的身体富集,也不是整片海洋。Wikimedia 上 Homotelus bromidensis 岩板的来源页面指出,Bromide Formation 中这类富集曾有多种解释:交配聚集、集群死亡层面、集群蜕壳层面,或蜕壳与尸体的混合。[5] 这种不确定性不是缺陷。它正是古生物学合适的尺度。一个奥陶纪层面给出丰度、保存方式、朝向、层位和分类信息;要把这些信息转化为行为或生态系统历史,就需要谨慎。
同样的谨慎也适用于成因。2009 年一篇 GSA Today 综述把 GOBE 放在一组相互关联的过程中描述:陆棚面积、热带栖息地、气候和海平面变化、构造运动、火山活动、浮游生物变化,以及跨越阈值的反馈,而不是突发触发因素。[2] 这是最有用的成因模型,因为它抵抗单一万能钥匙。多样化可以真实发生,同时也可以拥有许多局部发动机。
氧气很好地说明了边界为何重要。人们容易说,更多氧气直接允许更多动物出现。2022 年一项发表于 Communications Earth & Environment 的研究让这个故事变得复杂。作者把 GOBE 描述为海洋动物生物多样性有记录以来最大的增长,但他们的铀同位素工作指出,物种丰富度最陡峭的上升发生在全球海洋氧化还原稳定时期,而稍后的海洋增氧无法直接驱动主要的生物多样化脉冲。[4] 他们的结论不是“氧气在任何地方都没有作用”。范围更窄:稳定的氧化还原条件有助于生态系统获得足以让海洋生命辐射的韧性,而简单的氧气上升、多样性随之上升的故事过于粗钝。[4]
这一区分构成本文的核心。奥陶纪辐射不只是生物对某一份环境馈赠的反应。它是环境稳定性、地理格局、正在演化的食物网、生态机会和动物自身之间的漫长协商。生物本身很重要。一个腕足动物或苔藓动物,并非海平面的被动受益者。它是会过滤、附着、生长、竞争,并创造或占据结构的身体。一个笔石不只是分布范围图上的线。它是浮游和远洋重组的一部分。一块三叶虫岩板不只是化石拥挤在一起。它是一个地方性层面,行为、保存和种群结构可以在这里相交。[2][3][5]
GOBE 也改变了我们记住寒武纪大爆发的方式。寒武纪产生了最早一批可辨认的动物身体蓝图,但这并没有完成海洋生命史。奥陶纪显示,身体蓝图只是生态历史的开端。后续工作是填充:演化支内部出现更多形态,取食方式增加,垂直结构增多,区域差异扩大,群落更加稳定,同一片海洋里出现更多谋生方式。[1][2][3]
这种填充没有爆发那么具有画面感,但它对古生代世界更具后果。奥陶纪辐射之后,海洋生态系统不再只是装入演化新奇性。它们开始具有一种密度和生态复杂度,并将塑造这个时代接下来的历史。[3] 这个故事不是一个发明瞬间。它是海洋逐渐变得难以概括,因为海洋已经更满、更区域化、更有层级,也更充满相互作用。
因此,理解 GOBE 最有力的方式,是把它看作一次漫长的海洋扩建。只有当“事件”可以指跨越栖息地、演化支、盆地和反馈的分布式转变时,它才是一个事件。多样性曲线可以显示上升。化石岩板可以显示地方现实。真正困难也真正重要的地方,是把这两种视角放在一起,同时不让任一视角变得过分简单。
来源
- Thomas Servais, Borja Cascales-Minana, and David A. T. Harper, "The Great Ordovician Biodiversification Event (GOBE) is Not a Single Event," Paleontological Research 25, no. 4 (2021), full text.
- David A. T. Harper, "Understanding the Great Ordovician Biodiversification Event (GOBE)," GSA Today 19, no. 4/5 (2009), PDF synthesis of causes, feedbacks, and thresholds.
- National Park Service, "Ordovician Period--485.4 to 443.8 MYA," overview of Ordovician timing, marine-fauna expansion, new species, reefs, trace fossils, and end-Ordovician extinction context.
- Alvaro del Rey et al., "Stable ocean redox during the main phase of the Great Ordovician Biodiversification Event," Communications Earth & Environment 3, article 220 (2022).
- Wikimedia Commons, "File:Homotelus bromidensis fossil trilobites (Bromide Formation, Middle Ordovician; Criner Hills, southeastern Carter County, southern Oklahoma, USA) 2.jpg," source page for the article image.