研究进展：埃迪卡拉纪末期-寒武纪早期过渡阶段磷酸盐化保存的钙化蓝细菌——对古环境的响应

蓝细菌是地球上最早出现的生命形式，也是最重要的初级生产者，化石记录广泛。从寒武纪早期开始的显生宙，蓝细菌的主要保存方式为具有钙化胶质鞘的蓝细菌，由于此类蓝细菌在活体时胶鞘常发生钙化作用而更易于保存为化石。钙化事件对应着特定的环境条件，研究钙化蓝细菌对于探讨早期生命的演化、地球早期大气圈、水圈的演变,以及海洋环境演变都有着重要的意义。证据表明钙化蓝细菌的繁盛与大气CO₂水平以及海洋碳酸钙饱和度变化有关。虽然磷酸盐化的钙化蓝细菌化石在寒武纪有所报道，但至今对其缺乏系统描述和研究，而前寒武纪更是记录零星。

中国地质调查局成都地质调查中心（西南地质科技创新中心）的闵筱副研究员与西北大学合作者对陕西南部埃迪卡拉纪末期高家山生物群和寒武纪早期宽川铺生物群中产出多样性较为丰富的三维立体磷酸盐化保存的钙化蓝细菌进行研究，发现了两大生物群中的钙化蓝细菌生物组合类群、形态面貌及赋存方式的异同，为蓝细菌在前寒武纪—寒武纪关键转折期的钙化形成机制及其所反映的海洋化学条件变化提供重要的生物学证据。在这两大生物群中，钙化蓝细菌属种有三种保存模式，在薄切片上无法辨别认可，但是磷酸盐化立体保存获得精细结构。通过分析认为这些不同的保存模式是不同程度的钙化作用和磷酸盐化作用的结果，而不是埃迪卡拉纪末期—寒武纪早期此类生物演化造成的差异。此外，钙化蓝细菌进化的连续性和海洋化学条件表明，大气中的二氧化碳含量在前寒武纪—寒武纪过渡的关键时期，551 Ma之后可能已经上升至大约现代大气中CO₂含量的10倍。

本项研究得到了国家自然科学基金项目与中国地质调查局地质调查项目的联合资助，成果近期发表于国际SCI期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》。

图1 Girvanella的扫描电镜图

图2 Cambricodium的扫描电镜图

图3 宽川铺生物群中Cambricodium的埋藏过程示意图

图4 Girvanella三种形态模式示意图

图5 磷酸盐化的钙化蓝细菌证实大气CO₂浓度于551 Ma上升到现代大气中CO₂含量的10倍（10 PAL），用红框表示

相关文献：

Min Xiao , Hua Hong, Sun Bo, Dai Qiaokun, Luo Jinzhou. Phosphatised calcified cyanobacteria at the terminal Ediacaran and the earliest Cambrian transition stage: Response to the paleoenvironment[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecolog, 2024, 638:112057.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2024.112057