生命的构造故事：地质学如何影响过去5亿年的进化历程
（化石网cnfossil.com）据cnBeta：最近发表在《自然》（Nature）杂志上的最新研究揭示，河流、山脉、海洋和沉积物养分在地质时间尺度上的运动是地球生物多样性的核心驱动力。研究还表明，生物多样性的进化速度与板块构造的速度相似，板块构造是塑造大陆、山脉和海洋的缓慢地质过程。
研究的主要作者、地球科学学院的特里斯坦-萨勒斯博士说："这个速度比目前人类活动造成的物种灭绝速度慢得多。"
这项研究回顾了地球 5 亿多年的历史，追溯到寒武纪生命大爆发之后的时期，这一时期确立了现代生命的主要物种类型。
河流： 地球的循环系统
萨勒斯博士说："地球表面是我们星球有生命的皮肤。随着地质年代的推移，地球表面随着河流的演化而变得支离破碎，形成了环境多样的栖息地。然而，这些河流不仅开凿峡谷，形成山谷，而且还扮演着地球循环系统的角色，是将养分和沉积物从源头（山脉）转移到汇流处（海洋）的主要通道。虽然现代科学对全球生物多样性的了解日益加深，但我们往往从狭隘的专业角度来看待这个问题，这就好比我们只从一扇窗户往里看，就以为了解了房子的结构。我们的模型以五公里的分辨率将五亿年来的物理、化学和生物系统连接起来。这让我们对物种多样性的形态和时间有了前所未有的了解。"
过去 5.4 亿年中海洋的沉积通量和海洋动物家族的多样性。皮尔逊系数为 0.88，表明这两个变量之间存在很强的正相关性。图中标出了寒武纪大爆发和奥陶纪生物多样性大事件（GOBE）以及五大生物灭绝事件。Cm，寒武纪；O，奥陶纪；S，志留纪；D，泥盆纪；Carb，石炭纪；P，二叠纪；Tr，三叠纪；J，侏罗纪；K，白垩纪；Pg，古近纪；Ng，新近纪。资料来源：《自然》
1994 年，在悉尼西部蓝山的一个僻静山谷中发现了古老的 Wollemi 松树物种，这让我们看到了时间、地质、水文、气候和遗传在生物多样性和物种生存中所起的整体作用。
地貌在地球生命轨迹中发挥作用的观点可以追溯到德国博物学家和多面手亚历山大-冯-洪堡（Alexander von Humboldt）。他的研究成果启发了查尔斯-达尔文和阿尔弗雷德-华莱士，他们是第一个注意到动物物种边界与地貌的不连续性和梯度相对应的人。
特里斯坦-萨勒斯博士在悉尼大学地球科学学院的办公室。图片来源：Stefanie Zingsheim/悉尼大学
悉尼大学博士生比阿特丽兹-哈德勒-博贾尼（Beatriz Hadler Boggiani）说："快进近200年后，我们对海洋和陆地生命的多样性是如何在过去5.4亿年中组合起来的理解仍在不断加深。从化石记录和基因研究中可以很好地确定生物多样性模式。然而，这种进化的许多方面仍然是个谜，例如植物在大陆上的扩展与海洋生物的快速多样化之间相差了1亿年。"
生物多样性的统一理论
来自悉尼大学、法国国家科学研究中心（CNRS）ISTerre 和法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的科学家团队在一项突破性研究中提出了一个统一理论，将海洋和陆地领域的生命进化与过去地貌控制的沉积物脉冲联系起来。
格勒诺布尔阿尔卑斯大学的劳伦特-胡松博士说："由于地球表面的演变是由地圈和大气层之间的相互作用决定的，它记录了它们之间累积的相互作用，因此应该为生物多样性的演变提供背景。"
研究小组没有单独考虑环境拼图中的孤立部分，而是开发了一个模型，将它们结合起来，以高分辨率模拟这些力量的复合效应。
上图显示了重建的海洋沉积通量与海洋动物多样性的对比。下图显示大陆地区的沉积物覆盖率与陆地植物多样性的长期趋势。图片来源：Tristan Salles 博士/悉尼大学
萨勒斯博士说："我们正是通过将地球表面的物理记忆与遗传学、化石、气候、水文学和构造学进行校准，来研究我们的假设。"
研究小组利用今年 3 月在《科学》杂志上发表的开源科学代码，利用有关地貌高程、侵蚀率、主要河流水域和沉积物地质迁移（称为沉积通量）的现代信息，对详细模拟进行了校准。
这样，研究小组就可以结合使用地球化学代用指标，并对不同的构造和气候重建进行测试，从而对 5 亿年的预测结果进行评估。然后，地球科学家们将预测的沉积脉冲与从古生物学数据汇编中获得的海洋和陆地生命演化进行了比较。
格勒诺布尔大学博士生马农-洛尔塞里（Manon Lorcery）说："简而言之，我们重建了始于5.4亿年前的新生代的地球地貌，并研究了不断演变的河网、沉积物转移与已知的海洋和植物家族分布之间的相关性。"
将预测的海洋沉积物流量与海洋生物多样性进行比较，分析结果显示两者之间存在很强的正相关性。在陆地上，作者设计了一个模型，将沉积物覆盖率和地貌变异性结合起来，以描述地貌承载多样化物种的能力。在这里，他们再次发现，在过去的 4.5 亿年中，他们的代理变量与植物多样性之间存在着惊人的相关性。
儒勒-凡尔纳在其 1864 年出版的小说《地心游记》中，将此归功于他虚构的主人公奥托-利登布洛克教授："地球上的动物生命只存在于次生期，当时土壤沉积物被河流沉积下来，取代了原始时期的炽热岩石。"
萨雷斯博士说："利登布洛克教授对他侄子阿克塞尔的这一观察结果与我们的假设惊人地吻合。因此，儒勒-凡尔纳受到洪堡著作的极大启发也就不足为奇了。"
