华南奥陶纪末大灭绝前后笔石生物多样性的地理分布模式及其动态演化

The study of palaeobiodiversity through geological history, especially during the period of significant bioevent, is an important approach to understand the macroevolutionary process of the life on the earth, and also an important reference for the conservation of modern biodiversity. As part of the study of palaeobiodiversity, the research on geographic distribution and dynamics of fossil fauna goes a further step to the traditional cataloguing work based on fossil occurrences, and can reveal the temporal and spatial patterns of macroevolution in more details. With the fast development of computer and database techniques and the fast accumulation of publications of fossil records, online palaeontologic and stratigraphic databases become the major platform for the study of palaeobiodiversity, which provide efficient functions such as data compilation, standardization, mining, visualization and analysis. This project will focus on the geographic distribution and dynamics of graptolite biodiversity during the Late Ordovician mass extinction based on data from South China. The biodiversities among different regions and time intervals will be calculated and compared based on the fossil occurrence data which are compiled through the GBDB online platform and revised according to the unified frameworks of graptolite classification and biostratigraphic correlation. Three major aspects will be included, the digitalization and standardization of fossil record data from literature, calculations and comparisons of graptolite diversities among different regions and time intervals, and the divergence analysis of constitution and proportion of graptolite fauna.

地史时期，特别是针对重要生物事件阶段的古生物多样性研究，不仅是生物宏演化研究的重要内容，同时对现代生物多样性保护也有着"以古论今"的借鉴意义。而古生物多样性的地理分布及其动态演化研究是在传统的编目式化石物种多样性统计工作基础上的进一步深化，它能够更加精细地刻画生物宏演化的时空特征。近年来，伴随着计算机和网络数据库技术的快速发展，以及化石产出记录资料的快速增加，以在线数据库为平台的化石记录数据的采集、标准化、挖掘、可视化和分析使得古生物多样性的研究更加定量化、高效和准确。本项目拟在统一的生物地层对比和笔石系统分类的框架下，依托华南晚奥陶世绝佳的化石材料和丰富的研究资料，基于GBDB在线数据库平台及其他相关软件，研究奥陶纪末生物大灭绝前后笔石生物多样性的空间分布模式及其动态演变。主要工作包括文献资料的数字化和标准化，不同时段和地区笔石多样性的统计和比较，以及笔石群落结构和组成的地理分异研究等。

本项目对华南奥陶纪末大灭绝期间的笔石多样性的地理分布及动态变化进行了研究。GBDB数据库是本项目进行数据采集、整理、标准化和初步分析的唯一数据平台。GBDB数据库是一个基于互联网的用于建立和维护化石记录的分类信息、地层信息和地理位置信息的数据平台，经过8年的发展，GBDB数据库成为一个拥有丰富的数据资源并且可供在线进行地层学、古生物学、古地理学等数据分析的有效平台。基于19条系统研究的剖面，对华南奥陶纪末大灭绝期间的笔石生物多样性进行了定量地层学分析。该研究中采用了图形对比法和稀疏化法相结合的方法，对多样性曲线做进一步的校正。研究表明，笔石多样性在D. complexus带达到顶峰，到P. pacificus带呈逐步降低，之后是两幕式的大灭绝，第一幕即主幕发生在M. extraordinarius带，第二幕即次幕出现在M. persculptus带末期，此后，从P. acuminatus带早-中期笔石的多样性丰富度呈稳步上升，而P. acuminatus带末期-C. vesiculosus早期丰富度则出现显著下降。在华南奥陶纪末大灭绝期间双笔石亚目主要笔石类群的地理动态变化研究中，基于GBDB数据库整理和数字化了华南凯迪-赫南特期61条含笔石化石记录的地层剖面数据，采用最小多边形法重建了双笔石亚目5个主要类群的14幅地理分布图。双笔石亚目中最多的笔石类群的地理动态分析表明，从D. complexus带至P. pacificus带其地理分布范围呈少量减少，可能是由于同期海相沉积分布面积缩小所致；从P. pacificus带至M. extraordinarius带，其地理分布范围大量减少，主要受灭绝事件的影响。这一研究还表明在奥陶纪末赫南特大灭绝事件发生期间，每个笔石分类单元的地理分布范围往扬子陆缘海的中心方向缩小，同时，笔石种一级的多样性总数在相同的生物带时间隔内也呈现了相似的降低现象。