大數據分析表明昆蟲(chóng)多樣性與碳排放密切關(guān)聯(lián)

目前人為的全球變暖與毀林事件導致森林昆蟲(chóng)多樣性不斷下降，歷史上有沒(méi)有發(fā)生過(guò)類(lèi)似的事情呢？中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科學(xué)家通過(guò)建立全球甲蟲(chóng)化石形態(tài)數據庫，深入研究了二疊紀末大滅絕前后森林變化與甲蟲(chóng)演化的關(guān)系，為我們提供了新的見(jiàn)解。研究成果發(fā)表于最新一期英國綜合性學(xué)術(shù)期刊eLife上。

昆蟲(chóng)作為現今地球上多樣性最高的生物，自石炭紀開(kāi)始繁盛，在二疊紀已成為陸地生態(tài)系統中的重要角色。二疊紀末發(fā)生了地質(zhì)歷史上規模最大的生物滅絕事件，導致了陸地生態(tài)系統的崩潰。迄今學(xué)界對此時(shí)期昆蟲(chóng)的演化過(guò)程爭議頗大，進(jìn)而導致我們對于昆蟲(chóng)對大滅絕的響應機制知之甚少?？茖W(xué)家在中科院南京地質(zhì)古生物所大數據中心建立了全球甲蟲(chóng)（昆蟲(chóng)綱：鞘翅目）化石形態(tài)數據庫，在此基礎上，利用多種數學(xué)模型對早二疊世至中三疊世甲蟲(chóng)的分類(lèi)多樣性、形態(tài)歧異度、系統發(fā)育和生態(tài)習性進(jìn)行了綜合分析，重建了甲蟲(chóng)的早期演化歷史。研究發(fā)現，大滅絕事件（特別是去森林化）明顯影響了甲蟲(chóng)的早期演化歷程。

研究表明，隨著(zhù)早、中二疊世甲蟲(chóng)干群的輻射，其多樣性與形態(tài)歧異度同步增加。在二疊紀末大滅絕事件后，早三疊世的甲蟲(chóng)蛀食性干群近乎完全滅絕，多樣性、形態(tài)歧異度皆明顯降低。早三疊世蛀食性甲蟲(chóng)化石記錄的空白與森林生態(tài)系統的崩潰時(shí)間（即無(wú)煤期）大致吻合，表明蛀食性甲蟲(chóng)的滅絕可能源于去森林化作用所造成的棲息環(huán)境的消失。中三疊世甲蟲(chóng)類(lèi)群明顯恢復，新的蛀食性甲蟲(chóng)類(lèi)群再次廣泛出現，這也與森林生態(tài)系統的恢復時(shí)間相一致。

現代自然界中，昆蟲(chóng)在陸地碳循環(huán)中扮演著(zhù)重要的角色。森林是陸地生態(tài)系統中最大的碳儲庫，植食性昆蟲(chóng)通過(guò)分解木質(zhì)組織，將光合作用固定的碳以二氧化碳形式返回于大氣?，F今昆蟲(chóng)對森林枯木分解貢獻率平均為29%。甚至在短時(shí)間內，植食性甲蟲(chóng)的爆發(fā)足以讓森林從碳匯轉變?yōu)樘荚?。古生代陸生植物大輻射伴隨著(zhù)巨量碳儲存和氧氣釋放，這被認為是同期大氣氧含量上升的主導因素。在二疊紀，蛀食性甲蟲(chóng)成為重要的木材分解者。這些甲蟲(chóng)通過(guò)與微生物的相互作用顯著(zhù)提高了木材的降解速率。因此，二疊紀蛀食性甲蟲(chóng)的輻射可能是二疊紀大氣氧含量下降的一個(gè)主要驅動(dòng)力。

當今，人類(lèi)造成的全球變暖與毀林事件導致森林昆蟲(chóng)多樣性不斷下降，與二疊紀末期滅絕事件十分相似。本研究或許有助于我們更好地了解未來(lái)昆蟲(chóng)將如何響應全球氣候的變化。