3400万年前气候转折引发海洋生物“生态洗牌”
科幻电影《后天》里，人类在极端气候突变面前措手不及。类似气候转折，其实真实发生过。大约3400万年前，地球经历了一次全球范围的降温事件，而这场气候变化，也深刻改写了海洋生命的命运。记者近日从南京大学获悉，该校樊隽轩、钱超、史宇坤教授团队联合国内外多家科研机构，通过全球海洋有孔虫化石记录，首次高分辨率重建了这一时期海洋生物多样性的变化历程。
研究的主角是一类叫有孔虫的微体海洋生物。研究团队介绍，当时的有孔虫可分为三类生态习性各异的类群：浮游有孔虫生活在海水表层；大底栖有孔虫主要生活在浅海温暖的海底；小底栖有孔虫则分布范围较广，从浅海到相对较深的海底均有分布。
研究团队利用自研的地层古生物大数据平台，系统整合了全球161条地层剖面和钻井的化石数据，经过严格筛选，最终获得1269个有孔虫物种、约4万条化石产出记录。同时，古生物学家还同人工智能专家联手，创新性地开发了新一代定量地层学算法——基于演化算法的约束最优化法。该算法把每个可能的全球地层对比方案模拟成一段“DNA”，然后让这些“DNA”像生物一样经历变异、重组和自然选择。经过无数次的迭代，最终筛选出最合理、最一致的地层对比结果。
借助这一方法，研究团队成功构建出一条自4800万年前至2000万年前、具有高时间分辨率的全球有孔虫多样性曲线，发现始新世—渐新世过渡期的海洋生态变化是一场长时间的、不同类群命运各异的生态重组。其中，浮游有孔虫和大底栖有孔虫由于生活在相对浅水的环境中，更容易受到海表面温度和海平面变化的影响，并在南极冰盖大规模形成之际遭遇了明显的物种灭绝；而小底栖有孔虫则在晚始新世早期经历了一轮显著辐射，物种快速增加，之后才进入漫长的衰退期。
当古生物遇上人工智能
3400万年前的气候巨变，如何在海洋生物中引发一场“生态洗牌”？科学家团队不仅回答了这个问题，还利用人工智能解决了“如何回答”的难题。
这是中国科学家自主研发的算法，真正做到让化石数据“跨时空对齐”。
有孔虫的化石遍布全球，但数据量庞大、地层对比困难——全球161条剖面、1269个物种、约4万条化石记录，传统方法几乎无法在同一时间轴上将它们完整对齐。
怎么办？古生物学家和人工智能专家联手，把地层对比变成一场“进化”。借助大数据与人工智能启发的“进化思维”，团队首次构建出高时间分辨率的全球有孔虫多样性曲线。
这项突破的背后，是我国一群年轻学者的坚守。论文共同第一作者——南京大学博士生鲁铮博、薛轲，以及合肥工业大学讲师邓怡颖，在算法研发、数据清洗的一个个日夜中，反复调试……
正是这种追求极致的科学精神，让一段3400万年前的海洋故事被清晰地讲述出来。中国科学家既主导了这场方法创新，又以开放的姿态与国际同行共享数据、联合验证——这是科学家的担当，也是全球成功合作的最好见证！
（记者 王美莹）
上一篇：我科学家发明线粒体移植新技术
下一篇：我国锂电池核心技术获突破