云南东部埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期后生动物掘穴行为的演化与创新

本研究聚焦地球演化关键转折期——埃迪卡拉纪-寒武纪过渡阶段，通过整合云南东部前寒武系-寒武系界线地层的遗迹学与沉积学分析，揭示了后生动物-底质相互作用从水平潜穴向三维生态空间拓展的演化轨迹。研究团队系统鉴定36属33种遗迹化石，发现寒武纪 Fortunian 期生物扰动强度显著增强，驱动微生物席底质（matgrounds）向混合层（mixgrounds）的生态系统革命，为理解早期底栖群落行为演化与生态空间重构提供了关键实证。

　　

地球生命演化史上最激动人心的转折点之一，莫过于埃迪卡拉纪与寒武纪之交的"生命大爆发"事件。这一时期，复杂的多细胞生物突然涌现，现代动物门类基本成型，被称为"寒武纪生命大爆发"(Cambrian Explosion)。然而，在这幕宏大的生命戏剧开场前，埃迪卡拉纪末期的生物究竟如何突破生态限制、开拓新的生存空间？这个关键的科学谜题，由于该时期实体化石记录稀少而长期悬而未决。幸运的是，生物活动留下的遗迹化石如同远古行为的"指纹"，为破解这一谜题提供了独特窗口。

云南东部保存着全球罕见的连续前寒武系-寒武系界线地层，特别是梅树村和王家湾剖面发育丰富的遗迹化石组合。来自中国的研究团队通过对这些"行为化石"的系统研究，首次完整重建了后生动物掘穴行为从保守到创新的演化历程。研究发现，埃迪卡拉纪晚期的生物活动主要局限于微生物席覆盖的沉积物表面，形成以水平潜穴(如Helminthoidichnites)为主的简单遗迹组合，反映当时生物主要通过"席下取食"(undermat-mining)策略获取营养。但令人惊讶的是，在5.41亿年前的小歪头山段已出现罕见的垂直潜穴(如Skolithos)，暗示部分先驱者开始尝试突破二维生态限制。

随着寒武纪Fortunian期的到来，遗迹化石的多样性和复杂性呈现爆发式增长。研究团队在石岩头组识别出三维网格状潜穴(Palaeophycus)、螺旋状觅食迹(Gyrolithes)等创新形态，表明生物开始充分利用沉积物三维空间。定量分析显示，生物扰动指数(Bioturbation Index)从埃迪卡拉纪的1-2级跃升至寒武纪第2期的4-5级，扰动深度从毫米级增至厘米级。这种"生态工程"效应彻底改变了海洋底质结构：坚固的微生物席逐渐被生物扰动的混合层取代，形成现代海洋典型的"混合底质"(mixgrounds)生态系统。

为揭示这一变革过程，研究团队采用多学科交叉方法：对梅树村和王家湾剖面进行厘米级精细测量，采集668份遗迹化石影像资料；运用高分辨率显微CT扫描技术重建三维潜穴结构；通过碳同位素(δ¹³
C)和稀土元素分析确定地层年代框架；结合生物扰动深度、直径等参数建立定量演化模型。

晚埃迪卡拉纪
小歪头山段识别出6属4种水平潜穴，以浅层沉积物取食迹(如Gordia marina)为主，生物扰动指数仅1级。特殊的是，在层位2发现垂直管状潜穴(直径2-3mm)，证明当时已有生物突破微生物席束缚。

遗迹化石演化模式
寒武纪第1期遗迹属种数量较埃迪卡拉纪增长300%，出现分枝潜穴(如Treptichnus pedum)；至寒武纪第2期，最大潜穴直径达15mm，形成明显的生态分层：表层觅食迹、中层居住迹和深层化学合成共生系统。

这项发表于《前寒武纪研究》(Precambrian Research)的成果，首次系统论证了行为创新在寒武纪生命大爆发中的驱动作用。研究表明，后生动物通过掘穴行为的持续创新，逐步突破埃迪卡拉纪生态限制：从表面取食到深层扰动，从二维运动到三维建构，最终引发"底质革命"(Substrate Revolution)。这种生态空间的拓展不仅增加了物种多样性，更促进了营养级联和生态位分化，为后续动物门类的辐射演化奠定了生态基础。云南东部连续完整的遗迹化石记录，为理解生命演化与环境互作提供了不可替代的实证，被誉为"寒武纪黎明期的行为档案馆"。