寒武纪角海绵类化石研究

The previous paleontological studies of sponges focused on the fossil record of the mineralized skeletons, e.g. spicules, and little is known about the fossil non-biomineralized sponges. Succeeding the latest progresses on the research of keratose demosponge (a type of non-biomineralized sponge) fossils in carbonates, this project is aimed to reach a comprehensive understanding on Cambrian keratose demosponges based mainly on the carbonate fossil materials, with the fossils from siliciclastic facies as a supplement. This research contains three parts: 1) detailed case studies on a few selected examples of keratose demosponge fossils from the early, middle and late Cambrian carbonates; 2) a restudy of the collection of sponge fossils from the Chengjiang Biota; 3) summarizing the distribution, taphonomical preferences, systematics and palaeoecology of Cambrian keratose demosponges based on literature review and the studies listed in 1) and 2). The acquired new knowledge about the Cambrian keratose demosponges will 1) help to solve the evolutionary question when did the non-spicular demosponges diverge from their spicular sister group; 2) enrich our understanding on the palaeoecological role of metazoans in the reef systems through the Cambrian Explosion; 3) provide a valuable reference for the study of ancestral sponges and other basic metazoan fossils in the Precambrian.

过去的海绵古生物学研究主要依据海绵矿化骨骼的化石记录，因而对无矿化骨骼的海绵所知甚少。本项目延续申请人博士期间的工作，将以碳酸盐岩材料为主、页岩材料为辅，对寒武纪角海绵类（一类无矿化骨骼海绵）化石展开研究。研究包含三项内容：1) 选择寒武纪早、中、晚期碳酸盐岩中的角海绵类化石各1–2例，对其保存方式、系统学和生态作用进行详细研究；2) 对前人积累的澄江生物群中的海绵化石标本进行重新观察，以检查其中是否存在被忽略的角海绵类化石；3) 综合文献综述与上述实际材料的研究结果，归纳寒武纪角海绵类的时空分布、多样性和生态特征。本研究将有助于填补此前对无矿化骨骼海绵化石研究的空白。尤其在动物的早期演化问题上，能1) 帮助确定普通海绵纲中无骨针支系与具骨针支系发生分异的时间；2) 丰富对寒武纪大爆发前后动物在礁相生态系统中的作用的认识；3) 为探索前寒武纪不具矿化骨骼的原始海绵的化石记录提供参考。

过去的海绵古生物学研究主要依据海绵矿化骨骼的化石记录，而对无矿化骨骼的海绵所知甚少。本项目立项目的是对寒武纪角海绵类（一类无矿化骨骼海绵）的系统分类、古生态和多样性进行探索。项目执行期间在澄江生物群、关山生物群中陆续发现角海绵类化石。其中前者为目前已知最早的角海绵化石。而这两者的形态和骨骼矿化模式表明它们可能与部分古杯海绵存在演化关系。项目执行期间还对西伯利亚托模特阶古杯-微生物礁、湖北宜昌艾家河天河板组（寒武系第四阶）古杯礁、内蒙古卓资山苗岭统微生物岩以及华南寒武纪早期深水相沉积地层进行了探索。综合文献资料与上述研究材料的观察，可知在寒武系苗岭统之下，角海绵化石主要产出于浅水碎屑岩台地环境，在礁相生态系统中未见分布。而自苗岭统往上，这类化石既可见于浅水碳酸盐岩台地以及生物礁的隐秘空间，也可分布于90-200米深的斜坡和陆棚环境。而在华南寒武纪早期斜坡至盆地的深水环境中，虽已经存在较复杂的海绵化石群，但其中尚未发现可靠的角海绵化石。这样的生态分布与现生的角海绵一致，说明这一类群可能对氧气和/或光照的需求较高。而其生态扩张过程也与前述古杯-角海绵演化假说相符。本项目的研究加深了我们对寒武纪角海绵类演化与生态的认识，但要建立详细的分类体系和系统学框架仍需搜集更多化石数据和开展进一步研究。