全球与区域气候变化对中亚古近纪哺乳动物群的影响

《Nature Communications》：Global and regional climate change impacted Paleogene mammal faunas in Central Asia

　　

全球气候变化在整个地质历史时期一直与动物群更替（faunal turnover）相关联，但区域环境变化的影响相对而言仍较少被理解。由于地形重塑和全球气候变化，中亚环境在古近纪（约66至23 Ma）期间反复变化。此外，最近发表的地质记录表明，中始新世期间发生了强烈的区域性干旱化（aridification）。研究人员在化石记录中检验了区域性与全球性气候变化事件的信号，重建了中亚所有哺乳动物古近纪采样校正的分类丰富度（sampling-corrected taxonomic richness）、动物群更替和体型变化（body size change）。研究人员发现了哺乳动物组合中的三个宏观演化转变（macroevolutionary transitions）：一个与亚洲区域性中始新世干旱化相关，另两个与全球事件相关——古新世-始新世极热事件（Paleocene-Eocene Thermal Maximum, PETM；56 Ma的短暂极端增温）和始新世-渐新世转变（Eocene-Oligocene Transition, EOT；34 Ma的持续降温）。结果表明，全球性和区域性气候均与亚洲古近纪哺乳动物演化相关联。研究人员还发现，先前描述的从奇蹄目（Perissodactyla）主导向啮齿形类（Glires）主导的始新世/渐新世动物群转变——被认为与始新世-渐新世转变期间的降温相关——可能是采样偏倚（sampling bias）造成的假象。

全球与区域气候变化对中亚古近纪哺乳动物群的影响：来自化石记录的证据

**研究背景**

气候变化与生物多样性之间的关系是古生物学与进化生物学的核心议题。全球气候事件如何驱动动物群更替已在多个地质历史时期得到证实，但区域性环境变化对陆地动物群的影响长期未受到同等关注。中亚在古近纪（约66–23 Ma）经历了由青藏高原隆升、副特提斯海退却及全球气候共同驱动的剧烈环境变迁。近年来的地质记录（如风尘沉积通量增加、草原-荒漠花粉比例上升、湖泊盐度升高及风化强度减弱）表明，中始新世已发生强烈的区域干旱化，早于始新世-渐新世转变（Eocene-Oligocene Transition, EOT）时期的全球性环境转折。然而，这一区域干旱化的生态效应此前未被系统评估。为此，研究人员构建了覆盖中亚（蒙古及中国北纬30°以北地区）全境的哺乳动物化石数据库，系统比较了区域性与全球性气候事件在哺乳动物演化中的相对作用，相关成果发表在《Nature Communications》。

**关键技术与方法**

研究人员整合了古生物学数据库（Paleobiology Database, PBDB；NOW Database of Fossil Mammals）及原始文献数据，构建了中亚古新世至渐新世哺乳动物化石出现数据集（属级1887条出现记录、393属、426个地点；种级1872条、537种、365个地点）。主要方法包括：（1）采用基于覆盖度的稀有化与外推法（coverage-based rarefaction and extrapolation）估算采样标准化丰富度，并通过500次技术bootstrap重复处理化石年龄不确定性；（2）采用相对丰度校正（relative abundance corrected, RAC）方法计算采样标准化周转率；（3）基于下第一臼齿（m₁）长度/面积测量和类群特异回归方程估算体重；（4）再分析HadCM3BL-M2.1aD耦合气候模型模拟输出，以干旱指数（aridity index, AI = prec/Ep）评估干旱度；（5）将多样性动态与全球底栖有孔虫δ¹⁸O记录、青藏高原构造演化记录及区域风化/花粉记录进行对比分析。

**研究结果**

*Empirical results for mammals: Paleocene（古新世）*：采样校正后的哺乳动物属和种丰富度总体较低，但各亚洲陆生哺乳动物期（Asian Land Mammal Age, ALMA）之间周转率高。早古新世（Shanghuan和Nongshanian）动物群体型范围受限于整个古近纪的中值区间，晚古新世（Gashatan）体型范围扩展至更大和更小的两端，但体型分布变化未达统计显著水平。

*Empirical results for mammals: Eocene（始新世）*：跨古新世/始新世界线，属和种丰富度约增加三倍，现存类群在化石记录中比例显著增加，周转率高，体型分布减小，其时间与古新世-始新世极热事件（Paleocene-Eocene Thermal Maximum, PETM）的碳同位素漂移紧密同步。早始新世（Bumbanian和Arshantan）丰富度维持在古近纪最高水平，中位和最大体型逐渐增加，周转率低。中始新世（Sharamurunian）属和种丰富度显著下降至接近古新世水平，周转率升高，体型（最小值、中位数和最大值）下降；丰富度下降主要由"其他哺乳动物"类群（包括Pantodonta、'Condylarthra'、Creodont