华南奥陶纪末大灭绝后残存期腕足动物定量古生物地理研究及其全球意义

古生物地理学在理解和解释古地理重建，生物成种与扩散，灭绝与残存、复苏乃至辐射等宏演化过程方面作用显著，近年来相关研究颇丰。灭绝事件对古生物地理模式的影响已逐渐被关注，残存期作为灭绝事件到复苏、辐射过程承前启后的环节，对深入了解灭绝事件后生物地理分区的变化意义重大。然而，该宏演化阶段的古生物地理专题研究还很薄弱。奥陶纪末大灭绝是地史时期第一次生物灾变大事件，对相关问题的研究有助于深入探讨古生代演化动物群的演化历程，意义尤为重要。华南地区志留纪的鲁丹初至中期作为奥陶纪末大灭绝后的残存期具有独特的优势，不仅相关地层出露好，研究历史悠久，具有详细准确的生物地层对比框架，而且腕足动物的系统古生物学工作也有较好的基础。本课题针对华南奥陶纪末大灭绝事件后残存早期和晚期的腕足动物群，在全球框架下进行古生物地理定量研究，对揭示古生物地理分布在环境好转时的扩散机制，探索全球与区域宏演化过程的关系有重要的意义。

1. 基于已发表的和最新的资料及所掌握新数据的整理，建立全球腕足动物志留纪初鲁丹(Rhuddanian)早期(残存期)13个产地72属137个出现信息(occurrence)和鲁丹晚期(复苏早期)26个产地91属271个出现信息的数据集。同时，运用聚类分析(CA)和非度量性多元标度变换(NMDS)，对奥陶纪末大灭绝后残存期及复苏早期腕足动物进行定量古生物地理研究，发现残存期及复苏早期腕足动物具有沿纬度分带倾向。对鲁丹早、晚期腕足动物数据的频率分析表明，灭绝前大多数世界性分子(cosmopolitan taxa) 在灭绝后收缩其分布范围，甚至局限于一个产地或古板块以躲避灾难，待环境好转，腕足动物多样性增高的同时，更多分子扩散其分布，显示"复苏"的迹象。..2. 稀疏标准化方法使两样本在大小不同的情况下也可进行多样性对比。项目介绍两类稀疏化方法，并强调其使用条件及局限性。通过观察稀疏化曲线平缓程度来判断化石采样是否充分的经验方法并不严谨。项目提出采样是否充分的本质是采样获得的多样性与所属化石群落潜在多样性之间的接近程度。借鉴现代生物学中的多样性估计方法，以华夏正形贝腕足动物群为例，本研究采用EstimateS软件，探讨了客观判断采样充分的方法，同时通过曲线拟合法预测了达到特定多样性可能需要的样本数量，为二次研究提供了重要信息。..3. 腕足动物属Dicoelosia被认为更可能来源于深水栖息地。项目在贵州北部湄潭县牛场组下部（时代为上鲁丹阶，大灭绝后的复苏期）发现该腕足动物为主的动物群。从形态学、居群结构、沉积学、所属动物群丰度、多样性及古地理等证据，得出该动物群生活于浅水环境。这表明大灭绝事件过后，原来相对正常的深水环境不再适宜腕足动物生存，迫使深水分子Dicoelosia迁居到浅水生境；该分子在浅水环境中维持生存直到灭绝后的复苏期再重新回到深水环境，表明浅水环境在灭绝事件中就该分子而言是一个生态避难所，华南在该时期腕足动物古生物地理的特殊性。..4. 对华东地区志留纪最早期的一个腕足动物群进行了系统学研究。共描记了腕足动物42个属和亚属，涵盖26科17超科12目，其中包括1新科、5新属或新亚属，称为华夏正形贝动物群（Cathaysiorthis Fauna）。该研究以专著的形式发表在英国 SPECIAL PAPERS IN PALAEONTOLOGY。