显生宙全球气候变化中生物钙化生物的适应与响应：从古生态到现代启示

本期特刊聚焦显生宙全球气候变化下生物钙化生物(Biocalcifiers)的恢复力与响应机制，通过17篇跨学科研究揭示海洋钙质生物对极端环境扰动的适应策略。研究涵盖二叠纪至现代，对比浮游与底栖生态系统的差异响应，发现浮游群落(Planktic communities)生态恢复力强于底栖群落(Benthic communities)，多数扰动引发生态重组而非完全灭绝(除二叠纪末和三叠纪-侏罗纪边界事件)。成果为预测当前气候变化的生物效应提供古生物学依据。

　　

【研究背景】
地球历史上多次气候剧变对海洋钙质生物造成深远影响，特别是分泌碳酸钙骨骼的生物(Biocalcifiers)对海洋酸化与温度变化极为敏感。当前全球变暖与CO₂浓度飙升使珊瑚礁退化、浮游生物壳体减薄等现象频发，但学界对生物长期适应机制的认识仍存空白。古生物学记录显示，二叠纪末大灭绝等事件曾导致钙化生物多样性骤降，而某些类群却展现出惊人恢复力。理解这些历史模式对预测现代海洋生态系统命运至关重要。

【研究方法】
由国际团队主导的虚拟特刊(VSI)整合17项研究，采用多学科方法：1) 基于δ¹⁸O/δ¹³C的壳体地球化学分析；2) 浮游与底栖有孔虫群落结构统计；3) 钙质超微化石形态测量学；4) 现代鱼类耳石(Li/Ca)温度计开发；5) 三叠纪-侏罗纪边界碳酸盐平台微相分析。样本覆盖全球海域，时间跨度从二叠纪至现代。

【研究结果】

1. 浮游生态系统的韧性优势

• Filippi等(2025)发现早始新世气候适宜期(EECO)中，浮游有孔虫Acarinina通过缩小壳体尺寸和迁移至混合层深处适应变暖，而Morozovella因生态灵活性不足而衰退。
• Sigismondi等(2025)揭示中始新世气候适宜期(MECO)后浮游群落未恢复原结构，证实持续变暖对生物组合的不可逆影响。

1. 底栖生物的分化响应

• Viaretti等(2025)通过腕足动物壳体化学分析，发现吴家坪期冷事件仅导致群落组成调整而非灭绝。
• Posenato等(2024)显示早侏罗世Lithiotis双壳类中，生长速率>15 mm/年的厚壳类更易灭绝，揭示生物矿化能耗与生存的权衡。
• Bosellini等(2024)发现晚渐新世暖事件中珊瑚礁通过迁移至中光层(mesophotic zone)躲避陆源沉积压力。

1. 浮游-底栖系统协同演化

• Petrizzo等(2025)论证白垩纪 Cenomanian-Turonian 边界事件中，浮游钙质生物比底栖类群更具恢复力，后者受温度波动影响更显著。
• Gandolfi等(2025)揭示MECO期间浅海有孔虫Cibicidoides等属通过改变微生境适应富营养化。

【结论与意义】
该研究首次系统比较显生宙重大气候事件中不同营养级钙化生物的响应模式，提出三个核心发现：1) 浮游生物通过垂直迁移和表型可塑性获得更高恢复力；2) 除二叠纪末等极端事件外，生态重组比灭绝更常见；3) 底栖群落通过功能群更替实现系统重构。发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》的特刊为现代海洋保护提供关键启示：当前气候变化速率已超越多数地质事件，但部分生物可能通过历史相似的适应策略缓冲影响。研究强调需区分短期耐受性(如实验室观测)与长期适应性(如化石记录)，这对准确预测珊瑚礁等生态系统的命运具有决定性意义。