研究人员利用近50万块化石解开了一个科学谜团——为什么不同物种的数量在赤道附近最多，而向极地地区减少。

这个结果，发表在期刊上自然，对生物多样性是如何在长时间尺度上产生的，以及气候变化如何影响全球物种的丰富度提供有价值的见解。

众所周知，在海洋和陆地生态系统中，物种（包括动物、植物和单细胞生物）表现出所谓的纬向多样性梯度，生物多样性在赤道达到峰值。

迄今为止，有限的化石数据使研究人员无法彻底调查这种多样性梯度是如何产生的。

在这项新的研究中，利兹大学、牛津大学和布里斯托尔大学的研究人员使用了一组称为浮游有孔虫的单细胞海洋浮游生物。

该团队分析了全球化石数据库中434113个条目，涵盖了过去4000万年。

他们调查了物种数量随时间和空间变化的关系，以及纬度多样性梯度的潜在驱动因素，如海平面温度和海洋盐度水平。

Tracy Aze博士地球与环境学院利兹大学的一位研究合著者说：“尽管它们小到可以放在针头上，但浮游有孔虫拥有科学上已知的最完整的物种级化石记录之一。

“我们的研究建立在60年的深海样品收集和研究科学家对数十万个标本的认真计数和记录的基础上。能够产生关于物种随时间分布的驱动因素的如此重要的结果，并公正对待这个奇妙的化石档案，真是太棒了。”

该研究的主要发现是：

现代纬度多样性梯度大约在3400万年前首次出现，当时地球开始从温暖气候向凉爽气候转变。

这一梯度最初保持较浅，直到大约1500万到1000万年前才明显变陡。这与全球降温的显著增加相吻合。

浮游有孔虫的丰富度峰值出现在4000万至2000万年前的高纬度地区。然而，大约在1800万年前，丰富度峰值转移到了纬度10°到20°之间，与今天观察到的多样性模式一致。

物种丰富度和海面温度之间存在着很强的正相关关系——无论是在特定地点或特定时间的不同地点随时间建模。

物种丰富度和温跃层强度之间也存在正相关关系：海洋表面较温暖的混合水和下面较冷的深水之间的温度梯度。

温暖水域的多样性更强

据研究人员称，这些结果表明，浮游有孔虫物种丰富度的现代分布可以用过去1500万年来从赤道到两极的纬度温度梯度变陡来解释。

与高纬度地区相比，这可能在热带地区的水柱内开辟了更多的生态位，促进了更高的物种形成率。

为了验证这一假设，研究人员检查了现代浮游有孔虫物种在垂直水柱内不同深度的生活程度。他们发现，与高纬度地区相比，在靠近赤道的低纬度地区，如今的物种在水柱内垂直分布更加均匀。

这表明，现代多样性梯度的一个关键驱动因素是1500万年以来，低纬度和高纬度地区之间以及水柱内的海面温度差异显著增加。

热带地区温暖的水域能够支持垂直水柱内更广泛的不同温度栖息地和生态位，鼓励更多物种进化。

这一点得到了以下事实的支持：今天的热带地区比过去温暖时期的热带地区（如始新世和中新世）更为丰富，当时海洋中几乎没有垂直温度梯度。

此外，高纬度地区海水温度下降可能导致许多区域物种灭绝，导致现代多样性梯度。

浮游有孔虫贝壳的扫描电镜图像阿达西球虫此标本是在GLOW邮轮上从西南印度洋的海底沉积物中采集的。图片来源：特蕾西·阿泽，利兹大学。

Erin Saupe医生，来自地球科学系牛津大学（University of Oxford）是该研究的主要作者，他说：“通过研究生物多样性的空间模式如何随深度变化，我们提供了有价值的信息，这些信息对于理解生物多样性是如何在地质时间尺度上生成和维持的至关重要，超出了现代生态学研究的范围。”

研究合著者Alex Farnsworth博士地理科学系s、 布里斯托尔大学（University of Bristol）表示：“了解为什么古代历史上的物种在赤道附近更为多样和丰富，而在两极附近则更少，可以为海洋物种（如浮游生物）未来的反应提供重要的见解。

“这些微小的单细胞生物是海洋食物链中的一个重要环节，因此研究它们对气候变化的反应可能有助于我们更好地预测随着气候变化的加剧，温度继续变暖，它们可能受到的影响。这对鱼类和水生生物等海洋食物网具有潜在的重大影响。”海豹和鲸鱼等水生哺乳动物，可用于指导未来保护海洋生物和保护生物多样性的措施

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。