寒武纪早期古杯动物的演化及其灭绝事件

The early Cambrian period was a period of great outbreak of biology and the great development of animal diversity. In this period, The archaeocyaths, which is a special kind of sponges, originated during the Early Cambrian Bioradiation event and was extinct at the end of Early Cambrian. Studying the origin, evolution, extinction process and causes of extinction of the archaeocyaths can provide important research data for exploring the early Cambrian biological radiation patterns, extinction patterns and extinction events..In this study, we selected the Yangtze platform, Mongolia and South Australia where the lower Cambrian strata are exposed and carbonate rocks develop well, are the study areas. Taking the early Cambrian archaeocyaths as the research object, Using the grinding method and 3D micro-CT method to study the structural and the ontogeny of the archaeocyaths, and then to study the morphological changes, evolutionary trends and the genetic relationship with the sponges. We will establish the database of the archaeocyathan fossil of the world, use CONOP quantitative analysis of the diversity of the archaeocyaths, and study extinction process. Under the framework of the archaeocyathan biostratigraphy, we studied the evolutionary curves of carbon and oxygen isotopes during Stage3-Stage4 in the early Cambrian in the three regions, and discussed the correlation between the changes in the marine environment reflected by the carbon and oxygen isotopic anomalies and the extinction event in the ancient beast. Discussing the influential factors of the extinction events of the archaeocyaths.

寒武纪早期是生物大爆发和动物多样性大发展的时期，其中古杯动物在这一时期起源、快速辐射，并在寒武纪早期末很快灭绝。研究古杯动物的起源、演化、灭绝过程及灭绝原因可为探讨寒武纪早期生物辐射模式、灭绝模式及灭绝事件提供重要的研究资料。.本课题选择寒武系下部地层出露完整，碳酸盐岩发育的扬子区、蒙古和南澳大利亚深水相区为研究区，以寒武纪早期古杯动物为研究对象，采用磨片法和高分辨率显微CT技术，研究个体结构构造和个体发育，进而研究寒武纪早期古杯动物形态的变化、演化趋势以及与海绵动物的亲缘关系。建立不同相区全球古杯动物化石种级数据库，采用CONOP定量统计分析古杯动物的多样性，研究寒武纪古杯动物灭绝过程。在古杯生物地层框架下，研究三个地区寒武纪早期Stage3-Stage4碳氧同位素演化曲线，探讨碳氧同位素异常事件反映的海洋环境的变化与古杯动物灭绝事件的相关性，进而探讨古杯动物灭绝的影响因素.

寒武纪早期是生物迅速辐射时期，目前早期生命演化主要集中在该时期，但在寒武纪大爆发后在514-512Ma前有一次生物灭绝事件，称为Botoman-Toyonian灭绝事件，对该科学问题的研究并未得到国际同行的重视。该项目主要围绕该事件来探讨古杯动物的演化以及其灭绝的内外因素。. 本课题主要研究内容为：选择寒武系下部地层出露完整，碳酸盐岩发育的扬子区、蒙古、摩洛哥和澳大利亚以寒武纪早期古杯动物为研究对象，采用磨片法和高分辨率显微CT技术，研究个体结构构造和个体发育，进而研究寒武纪早期古杯动物形态的变化、演化趋势以及与海绵动物的亲缘关系。建立不同相区全球古杯动物化石种级数据库，采用CONOP定量统计分析古杯动物的多样性，研究寒武纪古杯动物灭绝过程。在古杯生物地层框架下，研究三个地区寒武纪早期Stage3-Stage4碳氧同位素演化曲线，探讨碳氧同位素异常事件反映的海洋环境的变化与古杯动物灭绝事件的相关性，进而探讨古杯动物灭绝的影响因素。. 在该项目的支持下针对研究内容取得了以下主要成果：. 利用定量的方法分析了冈瓦纳大陆古杯动物的分异度曲线，得出古杯动物在寒武纪早期确实经历了三次较为明显的灭绝事件：1. Botomian早期的Sinsk事件；2. Botomian中后期的Middle Botomian事件；3. Toyonian晚期的Hawke Bay事件。这三次事件与西伯利亚地台古杯动物多样性曲线显示的三次古杯动物灭绝事件对比，结果显示两个大陆经历的古杯动物灭绝事件相一致。由此推测古杯动物在寒武纪经历三次灭绝事件很可能具有全球性。又进一步探讨了其灭绝的内因和外因，Middle Botomian事件规则古杯的灭绝与其在形态，结构和生长模式方面与“不规则古杯动物”相比趋于劣势。外因方面：研究发现Botoman-Toyonian古杯动物灭绝事件（约514万至约512万年前）与碳硫同位素记录一致，表明海洋硫酸盐储层萎缩，浅海缺氧扩大，造成古杯动物的灭绝。此外通过对澄江生物群中的似古杯动物化石、古杯Archaeocyathina科和海绵 Vauxiidae科之间的形态学对比研究，我们认为海绵Vauxiids可能是古杯动物的后代。由于Vauxiids对硅质碎屑环境的生态适应，它们在古杯动物灭绝后幸存下来。现代钙质网状海绵 Vaceletia被称为‘活的古杯’。