6000万年有蹄类动物群落演替揭示两大生态转折点与全球环境剧变的深层关联

本期推荐：为揭示陆地生态系统对重大环境变迁的响应机制，Fernando Blanco团队通过分析60 Myr(百万年)的3012种有蹄类化石功能性状网络，发现21 Ma(百万年前)和10 Ma两次全球功能性重组事件，分别对应非洲-欧亚陆桥形成和C4 草原扩张。该研究首次证实功能结构稳定性与多样性变化的解耦现象，为预测现代生物危机下的生态临界点提供古生物学依据。

　　

在地球生命演化的长河中，大型草食动物始终扮演着生态系统工程师的关键角色。然而当前生物多样性危机正导致大型草食动物功能急剧丧失，这种变化是否会引发不可逆的生态重组？为回答这个问题，来自瑞典哥德堡大学、德国柏林自然博物馆等机构的国际团队通过分析过去6000万年的有蹄类化石记录，揭示了生态系统功能结构对全球环境剧变的响应规律。这项发表在《Nature Communications》的研究，首次构建了跨越新生代的功能性状网络模型，为理解现代生态系统的脆弱性提供了深时视角。

研究团队整合了NOW和PBDB数据库中3012种偶蹄目(Artiodactyla)、奇蹄目(Perissodactyla)和长鼻目(Proboscidea)化石的14项功能性状（13项牙齿特征和体型），采用Gower距离矩阵和k-means聚类定义了406个功能类型(FT)。通过Infomap算法构建时空网络模型，量化了功能模块(UFF)的亲和度(Affinity)和保真度(Fidelity)，并结合PERMANOVA验证模块划分的可靠性。为克服化石记录偏差，研究采用残差分析校正采样效应，并通过100次重抽样验证结论稳健性。

早期新生代稳定性
分析显示古近纪(60-40 Ma)以低冠齿的中型食叶动物为主导，功能多样性持续增长。欧洲始新世-渐新世过渡期(EOC)的"大切割"(Grande Coupure)事件导致功能丰富度下降，揭示地理隔离加剧了气候变化的生态影响。

非洲-欧亚陆桥效应
21 Ma左右形成的Gomphotherium陆桥触发首个全球功能重组，使欧亚非大陆功能结构趋同。长鼻目扩散引发形态功能辐射，同时北美独立演化出中高冠齿食草动物群落，体现大陆尺度上的功能分化。

草原扩张与多样性崩溃
10 Ma的C₄
草原扩张导致65%功能多样性在5 Myr内丧失，形成高/低冠齿动物共存的全球新格局。分段回归显示2.5 Ma冰川作用加速了多样性衰减，但功能骨架保持稳定，证实结构与多样性的解耦。

第四纪功能僵化
尽管晚更新世巨型动物(>1000 kg)灭绝导致18%功能类型消失，但4.5 Ma以来核心功能模块(7-9)持续稳定。巴拿马地峡形成引发的GABI事件通过提高功能均匀度(J)，使美洲成为唯一出现多样性回升的地区。

该研究证实陆地生态系统存在"功能结构韧性阈值"：即使经历巨型动物灭绝等重大扰动，只要关键功能类型保留，系统仍可维持基本架构。这一发现为当代保护生物学提供重要启示——当前持续的功能多样性丧失可能正在逼近临界点，亟需通过大型草食动物重引入来修复生态系统功能。研究建立的古功能网络分析方法，为量化深时生态重组提供了新范式。