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奥陶纪生物大辐射是显生宙以来一次重要的生物宏演化事件。在华南,奥陶纪地层沉积序列完整,分布广泛,各主要海洋生物类群化石丰富,具有良好的研究基础,是开展奥陶纪生物大辐射研究的理想地区。作为奥陶纪重要的化石门类之一,牙形动物在奥陶纪演化迅速,获得了重大发展,其多样性也呈现急剧增加的态势。
本文对华南扬子区两条下、中奥陶统剖面的牙形类动物群进行了系统研究,并从生物宏演化的角度对早、中奥陶世牙形类多样性演变进行了实例分析。
论文研究了安徽石台丁香剖面、湖南桃源茅草铺剖面的红花园组顶部、紫台组及牯牛潭组下部的牙形类动物群,鉴定并描述了牙形类共计44属86种。在丁香剖面,共识别出8个牙形类带,其中红花园组顶部及紫台组底部为Serratognathus diversus带之 Nasusgnathus dolonus-Juanognathus variabilis亚带,紫台组由下而上包括Oepikodus evae带、Periodon sp. A带、Baltoniodus aff. B.navis带、Baltoniodus norrlandicus带、Baltoniodus cf. B.norrlandicus带,牯牛潭组下部目下而上包括Yangtzeplacognathus crassus带、Histiodella holodentata带。在茅草铺剖面紫台组中自下而上确立了3个牙形类带,即Oepikodus evae带、Periodon sp. A带、Baltoniodus norrlandicus带。根据对丁香、茅草铺两条剖面牙形类生物地层学的认识,同时综合国内外奥陶纪牙形类生物地层资料,笔者将识别出的牙形类带与区内(华南不同相区)、区外(波罗的、北美、纽芬兰、阿根廷等地)同期地层牙形类生物地层进行了对比,并讨论了与其他主要化石类群(如笔石、头足类)生物地层划分的对比关系。
通过对丁香、茅草铺两条剖面牙形类多样性及其演变的分析,发现牙形类在Nasusgnathus dolonus-Juanognathus variabilis亚带、Baltoniodus aff.B.navis带、Baltoniodus norrlandicus带、Baltoniodus cf. B.norrlandicus带内多样性较高,且新生数、灭绝数也相对较高。另外,识别出两次多样性峰值,分别出现在Nasusgnathus dolonus-Juanognat hus variabilis亚带上部及 Baltoniodusnorrlandicus带内。
采用主成分分析、主坐标分析、聚类分析等方法对丁香、茅草铺剖面牙形类资料进行分析,发现牙形类动物群从红花园组顶部到牯牛潭组底部发生过显著的演替,动物群的组成成分及各属丰度比例均发生显著变化,如在红花园组顶部和紫台组底部以温水型Diaphorodus为主(29%),紫台组下部则以广布型Oepikodus为主(40%左右),紫台组中、上部则以广布型Protopanderodus及冷水型Baltoniodus、Periodon为主。依据对牙形类动物群的分析,笔者在该两条剖面中共识别出四个牙形类生物相Diaphorodus相、Oepikodus相、Paroistodus相以及Periodon-Protopanderodus相。
此外,通过对华南奥陶纪牙形类资料的总结、统计,基于分类单元多样性、标准化多样性、新生数、灭绝数、新生率、灭绝率及转换率等因子对华南奥陶纪牙形类多样性及其演变型式进行了评估,并讨论了牙形类多样性演变的控制因素。研究表明,华南牙形类多样性演变在奥陶纪出现了四次峰值,分别记录在特马豆克期中期(Tr2)、弗洛期中期(Fl2)、大坪期早期(Dp1)和达瑞威尔期中期(Dw2)。华南奥陶纪牙形动物宏演化表现为三个辐射阶段,分别是在特马豆克期至弗洛期中期(Fl2)、大坪期早期(Dp1)、大坪期晚期(Dp3)至达瑞威尔期早期(Dw1)。华南奥陶纪牙形类多样性演变不仅受控于海平面的变化,而且与古气候、海水性质的变化密切相关。