6月13日，記者從中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）獲悉，該校地球科學(xué)學(xué)院宋海軍教授團(tuán)隊(duì)利用深度學(xué)習(xí)模型與幾何形態(tài)測(cè)量相結(jié)合的方法，對(duì)海洋生物門類的化石圖像進(jìn)行分析，揭示出大滅絕期間形態(tài)多樣性的動(dòng)態(tài)變化。相關(guān)成果日前在《自然·生態(tài)與進(jìn)化》上發(fā)表。
在地球漫長(zhǎng)歷史中，曾發(fā)生過五次大規(guī)模的生物滅絕事件，其中最為嚴(yán)重的一次發(fā)生在距今約2.52億年的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交。這次大滅絕不僅導(dǎo)致大量物種消失，更深刻地影響生物形態(tài)多樣性。宋海軍團(tuán)隊(duì)完成的這項(xiàng)研究，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，為我們揭示了這場(chǎng)災(zāi)難如何塑造海洋生物形態(tài)的演變。
形態(tài)多樣性，即不同物種在形態(tài)上差異，是衡量生物多樣性的重要指標(biāo)之一。在沒有大規(guī)模滅絕事件的“背景滅絕”期間，物種多樣性和形態(tài)多樣性通常是同步演化。然而，大規(guī)模滅絕事件卻可能打破這種同步性，導(dǎo)致兩者脫耦。
據(jù)介紹，該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種名為DeepMorph的自動(dòng)化方法，利用深度學(xué)習(xí)模型與幾何形態(tài)測(cè)量相結(jié)合，從化石圖像中提取形態(tài)特征。這一方法加快了形態(tài)數(shù)據(jù)提取過程，還減少了人為主觀性，使得研究結(jié)果更加可重復(fù)和客觀。
團(tuán)隊(duì)利用DeepMorph方法對(duì)599個(gè)屬、六個(gè)海洋生物門類的化石圖像進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)大滅絕期間，大部分門類，包含菊石類、腕足動(dòng)物、介形類、雙殼類和腹足類，經(jīng)歷了對(duì)復(fù)雜和裝飾性形態(tài)的選擇性滅絕，那些大型、復(fù)雜和強(qiáng)烈紋飾的形態(tài)類型滅絕更嚴(yán)重。而牙形動(dòng)物則沒有表現(xiàn)出形態(tài)選擇性滅絕的跡象。
六個(gè)海洋生物類群在經(jīng)歷滅絕事件時(shí)表現(xiàn)出四種不同的形態(tài)演變模式，具體包括：菊石類的橫向選擇性滅絕，腕足類和介形類的邊緣選擇性滅絕，雙殼類和腹足類的非選擇性滅絕，牙形石的可忽略的形態(tài)滅絕。
這種滅絕的選擇性和強(qiáng)度可能是由復(fù)雜的多因素影響所致，反映出不同演化枝和形態(tài)類型對(duì)環(huán)境耐受閾值的差異。例如，在海洋經(jīng)歷酸化事件時(shí)，鈣質(zhì)生物受影響程度更大，對(duì)它們而言也更難建造復(fù)雜、厚重的殼體和紋飾。該研究結(jié)果對(duì)理解大滅絕如何重塑生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了新見解。
（受訪單位供圖）
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