新生代全球环境驱动因素塑造新鲨类多样性并揭示现代保护优先区

《Scientific Reports》：Global environmental drivers shape Cenozoic neoselachian diversity and identify modern conservation priorities

本研究聚焦新鲨类(Neoselachii)在新生代的多样性演化与群落更替规律，通过高分辨率化石记录与多变量环境数据整合分析，首次基于标准化采样数据揭示古近纪始新世为新鲨类多样性峰值期，并识别出中新世两次显著群落转变。研究表明，浅海异质生境可用性是主导新鲨类宏演化的关键驱动力，为理解现代鲨鳐类应对人为压力与制定保护策略提供深时视角。

　　

在漫长的地球历史中，鲨鱼、鳐鱼及其近亲新鲨类(Neoselachii)作为海洋生态系统的关键组成部分，已存在约2.9亿年。然而，关于它们在新生代（距今6600万年以来）如何响应重大环境变迁（如白垩纪-古近纪(KPg)灭绝事件、始新世气候适宜期、中新世气候波动等）的宏演化规律仍不清晰。过去研究多局限于分类群丰度统计，忽视了群落组成与生态策略的演变，限制了对新鲨类演化韧性及脆弱性的理解。

为填补这一空白，由曼努埃尔·安德烈亚斯·斯塔格尔领衔的研究团队在《Scientific Reports》上发表了最新成果。研究团队整合了全球49,750条化石出现记录（涵盖503个属），首次应用标准化采样方法（如份额配额子抽样SQS）系统分析了新生代新鲨类的属级多样性动态与群落更替，并耦合了海平面、温度、CO₂浓度、大陆破碎化等环境驱动因子，以及浮游生物和硬骨鱼类多样性等生物因素。

关键技术方法概览

研究基于Staggl等（2025）的化石数据集，以属为分类单元减少鉴定误差，通过4百万年时间窗进行分箱处理，采用份额配额子抽样(SQS)消除采样偏差，并利用去趋势对应分析(DCA)量化群落更替。环境数据通过线性插值与多样性曲线对齐，采用逐步多元回归模型识别关键驱动因素。

研究结果

多样性演化轨迹

分析显示，KPg灭绝事件对新鲨类影响弱于既往认知，多样性在古新世中期（6400万年前）开始辐射，并于始新世中期（4800万年前）达到峰值（图3）。此峰值与起源率高峰（图4a）及随后持续至现代的多样性下降形成鲜明对比，仅在中新世早期（2300万年前）出现短暂回升。

群落组成更替

DCA分析揭示中新世早期至中期（1600万年前）和中期至晚期（1200万年前）出现两次显著群落更替（图5），为自早侏罗世以来最剧烈的变化，深水鲨类与鳐类分别主导了两次更替（图S15-S17）。

环境驱动机制

逐步回归模型表明，大陆破碎化（通过增加生境异质性促进物种形成）和CO₂浓度（间接提升初级生产力）是解释新鲨类多样性变异的核心非生物因子（图6a-c）。浅海生境面积与群落更替显著相关（图6d-f），而深水鲨类多样性则与较低深海温度正相关（表S6）。生物因子中，沟鞭藻多样性 consistently 被识别为关键正相关驱动因素（表S7）。

结论与意义

本研究首次基于标准化数据定量揭示新生代新鲨类演化受控于浅海异质生境可用性，挑战了KPg灭绝对其造成重创的传统观点，并提出始新世辐射峰值与中新世群落重组事件。深时演化规律表明，新鲨类虽具生态适应性（如暖期向深水或高纬度迁移），但现代人为压力（过度捕捞、气候变暖、生境丧失）的叠加效应远超其历史应对范围。研究强调，保护浅海复杂生态系统（如珊瑚礁）与管控捕捞是维持鲨鳐类多样性及海洋食物网稳定的关键，为制定基于演化历史的保护策略提供了科学基准。