藍藻的光合作用使地球大氣圈從無氧到有氧。藍藻在地球上已經(jīng)有35億年以上的歷史,并且在漫長的歷史中演化出不同的生態(tài)類型,能夠適應不同的極端環(huán)境,特別是生物大絕滅之后的特殊環(huán)境。二億五千萬年前的生物大滅絕事件之后地球上形成了一套奇特的微生物巖。曾有學者在中國西南地區(qū)二疊紀-三疊紀之交微生物巖中發(fā)現(xiàn)了很多小球狀化石,他們懷疑這些小球狀的化石可能是奇特微生物巖的主要建造者——藍藻。此后國內(nèi)外很多學者也都發(fā)現(xiàn)了這類化石的存在,但其分類位置、生活方式、與微生物巖形成的關(guān)系等諸多問題一直未能解決。
中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所油氣資源研究室副研究員吳亞生與中國科學院水生生物研究所副研究員虞功亮合作,經(jīng)大量的統(tǒng)計分析和與現(xiàn)代藍藻的比較研究,確定該類化石是一種現(xiàn)今尚存的藍藻-斯坦尼爾藻,F(xiàn)今的斯坦尼爾藻由法國學者瓦特布里在1978年發(fā)現(xiàn),藻體只由一個細胞組成,并且外面總是包著一層黏膠質(zhì)的膜,稱為膠鞘。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),單個斯塔尼爾藻大小在6-45微米,它們附著在淺海的石頭、貝殼以及其它藻體上。其分布的水深從不超過20m。它們的繁殖方式也很特殊:一些長大的細胞在其內(nèi)部形成很多幾個微米大小的小孢子,然后在細胞壁上形成一個突出的開口,或者形成一個裂口,小孢子由開口或者裂口噴射出來,就近附著生長。由于這種特殊的繁殖方式,斯坦尼爾藻一般呈斑狀分布。
吳亞生等通過研究發(fā)現(xiàn),微生物巖中的小球狀化石都是球形的,大小為6-49微米,呈斑狀分布。一些化石具有突出的開口或者裂口,在開口和裂口的附近有幾個微米大小的小孢子的化石。通過分析小球狀化石與微囊藻化石之間的關(guān)系,確定小球狀化石的生物在生活時附著在微囊藻上,而微囊藻在生活時是漂浮在水體表面,并因其十分繁盛而形成赤潮。微囊藻赤潮會造成水體下部缺氧,因此,當時的斯塔尼爾藻無法像現(xiàn)今的同類那樣附著在海底的石頭上或貝殼上生活,他們把斯塔尼爾藻這種獨特的生活方式叫做“搭車者”。他們根據(jù)小球狀化石與現(xiàn)今斯塔尼爾藻在各個特征上的高度相似性,認為該類化石就是當時的斯塔尼爾藻形成的化石。
該研究成果對厘定和認識小球狀化石與二億五千萬年前斯塔尼爾藻化石的關(guān)系有著重要意義。以上研究成果近期發(fā)表在國際地學期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology(Wu et al. Role and lifestyle of calcified cyanobacteria (Stanieria) in Permian-Triassic boundary microbialites.Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2016, 448: 39-47)。
圖1 二億五千萬年前微生物巖中小球狀化石的顯微照片,箭頭指向繁殖細胞開口處或小孢子聚集處
圖2 現(xiàn)今的斯塔尼爾藻的顯微照片,箭頭指向繁殖細胞或其開口處
圖3 微囊藻和斯坦尼爾藻生活方式復原圖