那是一個(gè)奇蝦捕食三葉蟲的世界,，充滿了與今天地球上任何生物都不相似的物種。但是一組科學(xué)家說寒武紀(jì)生物群落的生態(tài)非常現(xiàn)代,，他們的研究首次重建了這些古生態(tài)系統(tǒng)詳細(xì)的食物網(wǎng),。他們的論文發(fā)表在本周出版的開放獲取雜志《公共科學(xué)圖書館 生物學(xué)》（PLoS Biology）上，它提示生活在數(shù)億年前的海洋生物的攝食關(guān)系網(wǎng)與今天的非常類似,。
食物網(wǎng)描繪了棲息地內(nèi)各物種之間的攝食相互作用——就像食物鏈,，但是更為復(fù)雜和現(xiàn)實(shí)。發(fā)現(xiàn)這樣的食物網(wǎng)組織方式的強(qiáng)烈而持久的一致性將有助于我們理解生命的歷史和進(jìn)化,，而且可能為現(xiàn)代生態(tài)學(xué)提供一些見解——諸如生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)生物滅絕和生物入侵,。
來自美國(guó)新墨西哥州圣菲研究所和加州伯克利太平洋生態(tài)信息學(xué)和計(jì)算生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的生態(tài)學(xué)家Jennifer Dunne領(lǐng)導(dǎo)著一個(gè)多學(xué)科的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，研究了保存在寒武紀(jì)巖石中的海洋生物的食物網(wǎng),。在寒武紀(jì)時(shí)代出現(xiàn)了一場(chǎng)多細(xì)胞生物——包括今天的物種的祖先，以及許多走入進(jìn)化的死胡同的奇怪生物——多樣性的大爆發(fā),。論文的共同作者,、英國(guó)微軟劍橋研究院的Richard Williams開發(fā)了一種最新型的“Network3D”軟件，用于分析食物網(wǎng)并讓其可視化,。
這組科學(xué)家匯編了來自加拿大不列顛哥倫比亞的距今5.05億年的布爾吉斯頁(yè)巖和更古老的中國(guó)云南東部的澄江頁(yè)巖中的數(shù)據(jù),，后者的年齡是5.20億年。這兩個(gè)豐富的化石庫(kù)都不尋常,，因?yàn)樗鼈兙傻乇４媪艘淮笈锓N的軟體部分,。通過拼合一系列的線索，他們確定了誰捕食誰,。偶爾有一些明顯的證據(jù)表明捕食關(guān)系,，諸如肉食性的、同類相食的曳鰓動(dòng)物奧托亞蟲（Ottoia prolifica）的變成化石的消化道內(nèi)容物,。然而在大多數(shù)情況下,，攝食相互作用是根據(jù)它們的居住地以及它們擁有的身體部件推斷出來的。例如,，抓握用的爪子,、游泳用的肢體、大眼和多齒的口器表明奇蝦（Anomalocaris canadensis）這種大型的,、不尋常的,、在今天沒有后代的生物是一種以三葉蟲和其他節(jié)肢動(dòng)物為食的可怕的捕食者，在一些化石上發(fā)現(xiàn)的咬痕與此相符,。
為了比較寒武紀(jì)和今天生態(tài)系統(tǒng)的組織,，這組科學(xué)家使用了研究網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方法，包括用于分析化石數(shù)據(jù)不確定性的新方法,。“古生物學(xué)家長(zhǎng)久以來知道食物網(wǎng)的重要性,，但是我們?nèi)狈?yán)格的方法研究很久以前的食物網(wǎng)，”該論文的共同作者、圣菲研究所和史密森研究院的古生物學(xué)家Doug Erwin評(píng)論說,。“我們證明了我們可以重建古食物網(wǎng),，并把它們與現(xiàn)代食物網(wǎng)進(jìn)行比較，為古生物學(xué)打開了一條新的道路,。我們驚奇地發(fā)現(xiàn)食物網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)的大多數(shù)方面似乎在動(dòng)物生命的最初爆發(fā)階段就確立了下來,。”
寒武紀(jì)食物網(wǎng)和現(xiàn)代食物網(wǎng)有許多相似之處，諸如有多少動(dòng)物是雜食動(dòng)物或者同類相食的,，還包括每個(gè)物種的被捕食者類型數(shù)量的分布,。這樣的一致性以及任何差異只有在物種數(shù)量的變化和食物網(wǎng)之間的聯(lián)系被考慮進(jìn)去的時(shí)候才會(huì)顯現(xiàn)出來。“存在一些與現(xiàn)代食物網(wǎng)不同的有趣差異,，特別是在更早的澄江頁(yè)巖食物網(wǎng)中,。但是在總體上，你遇到什么物種,、環(huán)境或者進(jìn)化史并不重要,，你會(huì)看到許多同樣類型的食物網(wǎng)模式”，Dunne解釋說,。
Dunne還說：“我們現(xiàn)在不知道的是為什么來自不同棲息地,、跨越了漫長(zhǎng)歲月的食物網(wǎng)共享了如此之多的一致性?？赡苁且?yàn)槲锓N層次的進(jìn)化導(dǎo)致了穩(wěn)定的群落層次的模式,，例如，通過導(dǎo)致滅絕或者發(fā)展出防御捕食者的手段的進(jìn)化選擇壓力,，限制了被多個(gè)捕食者捕食的物種數(shù)量,。或者這些模式可能反映了許多相互作用的物種的動(dòng)態(tài)持久組合,，或者反映了資源如何流過生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的基本物理限制,。”
回答這類問題將在生態(tài)學(xué)、進(jìn)化論和物理學(xué)的交叉路口上開墾出一片新的領(lǐng)域,。而且它可能為今天的生態(tài)學(xué)提供有價(jià)值的見解,。正如Williams所指出的，“這項(xiàng)研究是如何利用作為多學(xué)界研究一部分的計(jì)算方法幫助取得新結(jié)果的一個(gè)絕好的例子,。通過更好地了解生態(tài)系統(tǒng)在過去如何運(yùn)作,，我們可能更好地理解和緩解今天和未來生態(tài)系統(tǒng)所遇到的情況。”（來源：EurekAlert!中文版）
生物谷推薦原始出處：
（PLoS Biology）,，doi:10.1371/journal.pbio.0060102,，Jennifer A. Dunne，Douglas H. Erwin
Compilation and Network Analyses of Cambrian Food Webs
Jennifer A. Dunne1,3*, Richard J. Williams2,3, Neo D. Martinez3,4, Rachel A. Wood5,6, Douglas H. Erwin1,7
1 Santa Fe Institute, Santa Fe, New Mexico, United States of America, 2 Microsoft Research Limited, Cambridge, United Kingdom, 3 Pacific Ecoinformatics and Computational Ecology Lab, Berkeley, California, United States of America, 4 National Center for Ecological Analysis and Synthesis, Santa Barbara, California, United States of America, 5 Grant Institute, School of GeoSciences, University of Edinburgh, Edinburgh, United Kingdom, 6 Edinburgh Collaborative of Subsurface Science and Engineering, University of Edinburgh, Edinburgh, United Kingdom, 7 Department of Paleobiology, National Museum of Natural History, Washington, D.C., United States of America
A rich body of empirically grounded theory has developed about food webs—the networks of feeding relationships among species within habitats. However, detailed food-web data and analyses are lacking for ancient ecosystems,
