华南奥陶纪末大灭绝中笔石生物古地理研究

Paleobiogeography is an important component of macroevolutionary study. The quantitative paleobiogeographic reconstruction of important taxa in key geologic transition periods will be of great significance in examining macroevolutionary pattern and coevolution of organisms and environments. The end-Ordovician mass extinction is the second largest extinction event during the life history. There were large amount of studies about this event been carried out, such as systematics, biodiversity, paleoenvironment and macroevolution. However, high-precision paleobiogeographic study of marine faunas during the mass extinction, especially of those important planktonic taxa – graptolites, was relatively few. South China is favorable for studying graptolite paleobiogeography during the mass extinction because of its abundant and well-developed Upper Ordovician sections and various and diversified graptolite faunas. Based on those well-documented records of sections and fossil occurrences, paleobiogeography of graptolite taxa during the end-Ordovician mass extinction in South China can be reconstructed using a new, quantitative paleobiogeographic method – species distribution models (SDMs). Geographic pattern and evolutionary progress of graptolite will be quantitatively analyzed by using the GIS software. Its relationship with graptolite biodiversity and fauna turnover can be further investigated. Meanwhile, we will examine the main factor which controlling geographic distribution of graptolite, evaluate niche stability and adaptive strategy of graptolites during the mass extinction.

古生物地理是生物宏演化研究的重要组成部分，开展关键地质时期关键生物类群的定量古地理重建工作，对我们认识和了解生物宏演化模式、生物与环境的协同演化关系等具有重要意义。奥陶纪末生物大灭绝是显生宙第二大灭绝事件，笔石作为该时期分布最广、时间对比最准确的化石门类，受限于材料与研究手段，一直未能通过高精度古地理研究准确揭示其时-空演化过程。华南上奥陶统地层出露广泛、发育良好，笔石类型丰富、多样性全球最高，是研究大灭绝中笔石古地理演化的理想地区。本项目拟依托华南良好的剖面和化石资源，利用物种分布模型等定量古生物地理手段，开展奥陶纪末大灭绝前后连续时间段的笔石生物古地理重建工作，计算其地理分布范围及动态演变过程，探讨笔石地理分布与生物多样性和动物群演替之间的相互关系。同时，结合建模得到的环境因子的贡献率和笔石生态模型，来研究影响笔石地理分布的主控因素、不同笔石物种的生态稳定性及其对灭绝事件的适应策略等。

古生物地理是生物宏演化研究的重要组成部分，开展关键地质时期关键生物类群的定量古地理重建工作，对我们认识和了解生物宏演化模式、生物与环境的协同演化关系等具有重要意义。奥陶纪末生物大灭绝是显生宙第二大灭绝事件，笔石作为该时期分布最广、时间对比最准确的化石门类，受限于化石记录不完整性与研究手段，一直未能通过高精度古地理研究准确揭示其时-空演化过程。本项目立足于华南奥陶-志留系之交广泛分布和良好出露的剖面资源，依托笔石系统古生物学、地层学和地球化学等研究基础，按照项目主要研究内容和目标，开展了奥陶纪末生物大灭绝中笔石生物古地理的研究工作，顺利完成了所有既定的研究任务和考核指标。主要研究内容和结果包括：1）项目收集完成华南奥陶-志留纪之交84个笔石属种的810条化石产出记录信息，以及401条剖面的综合地层、沉积相和相关古环境信息，在对所有数据进行系统校准厘定的基础上，建立数据集，为本项目研究奠定了坚实的数据基础，同时在公开发表后，也可以为后续相关研究或科普教学等工作提供数据支持。2）项目利用数据库、地理信息系统和生态模拟等多种技术和方法，开展奥陶纪末大灭绝前后重要笔石属种的生物古地理分布重建工作，完成了笔石化石产出点位分布范围图75张，基于物种分布模型的笔石时空分布模拟图59张，以及各类古地理、古环境图件20张，所有图件均以笔石带为时间单元，且均为定量化图件，保证了研究的精度和准确性。3）项目通过笔石生物古地理分布格局、变化规律和控制因素研究，首次从地理分布范围演变的角度识别出背景灭绝单元、集群灭绝单元和新生单元3种生态类型，揭示了笔石由地理分异较为明显的双笔石动物群向广布型、均一化新笔石动物群的转变过程，同时研究显示水动力条件是影响笔石地理分布最重要的环境因素，且笔石物种的生态位在大灭绝期间呈现不稳定性的特点。