海洋化石是生态系统退化和崩溃的可靠基准
生物学家试图保护和恢复被剥夺的环境，但由于他们对人类到来之前这些环境的样子知之甚少，因此受到限制。对于沿海生态系统来说尤其如此，其中许多生态系统在科学家开始监测它们之前数百年就已经因污染和过度捕捞而发生了巨大改变。
根据《PeerJ》杂志上发表的一项新研究，现代海洋生态系统的忠实模拟就位于地表之下。基于20多年的古生物学保护，研究结果表明，各种海洋类群——包括蠕虫、软体动物、螃蟹和海胆——的化石的保存与其多样性成正比。
“几十年来，这一直是古生物学的一个话题，”该研究的合著者、佛罗里达博物馆汤普森无脊椎动物古生物学主席米哈尔·科瓦勒夫斯基(Michal Kowalewski)说。“人们研究了各种栖息地的现代生态系统，以了解化石记录如何反映那里的生物。但之前的大多数研究都着眼于特定群体中物种的记录方式。我们想知道整个系统中的组是如何记录的。”
化石是地球过去的部分且不完美的记录。主要由软组织组成的生物体比那些具有抗腐烂的坚硬、耐用部分(例如骨头和贝壳)的生物体更不可能被保存下来。坚硬的部分也有不同程度的厚度和强度，具体取决于它们来自的生物体及其发育阶段。这些变化会影响它们被保存的可能性。
为了解决这个问题，研究人员使用软体动物作为生态系统整体健康状况的代表。软体动物在化石记录中尤为突出，之前的研究表明它们是过去多样性的忠实指标。欧洲研究人员最近利用化石和历史记录证明，由于全球变暖，东地中海的本土软体动物生物多样性几乎完全崩溃。这一发现可能意味着该地区的其他海洋群体也接近类似的阈值。
就像医生测量病人的生命体征一样，科学家可以利用软体动物化石来广泛地推断环境的健康和稳定性。但为了区分种群数量下降、范围变化和入侵物种引入的模式，需要进行全面检查。
“就化石记录的偏差而言，我们所知道的大部分都是基于软体动物，”主要作者、内华达大学拉斯维加斯分校助理教授凯莉·泰勒说。“我们设计的研究是为了确定当包括多种类型的生物体而不仅仅是软体动物时，这些偏差是否一致。当海洋生态系统中有蠕虫、海胆和所有其他群体时会发生什么?”
在得出这一结论之前，泰勒和科瓦勒夫斯基首先必须找到一个合适的海洋生态系统，在其中比较现存生物和化石生物，并研究过去和现在群落之间的差异。
作者选择了北卡罗来纳州海岸附近一个相对未改变的环境，那里既有活的动物，也有去的骨骼残骸。在那里，他们从近岸沿海水域延伸到海洋的横断面沿线的 52 个地点收集了样本。
“我们选择这个系统是因为它包括从河口到开放大陆架的陆上-离岸梯度上的一系列栖息地，”科瓦勒夫斯基说。每个栖息地都支持专门的群落，这使得泰勒和科瓦勒夫斯基能够测试许多不同生物和环境条件的保存潜力。
在两年的时间里，他们统计了 60,000 多个活体和亡标本，代表了数百种海洋无脊椎动物。正如预期的那样，与其他类群相比，软体动物的厚壳导致其化石记录中的遗骸过多。然而，珊瑚、沙钱、管状蠕虫和其他非软体动物的碎片在丰富度和多样性方面与活着的同类大致相同。
该地区缺乏多样性的群体，如海星和腕足动物，没有从化石记录中被发现，部分原因是它们的数量较少。在许多情况下，过去和现在的栖息地也由不同的物种主导——例如，今天常见的一种寄居蟹并没有出现在化石记录中。但不同类群的物种总数保持一致。
大多数海洋生态系统都缺乏栖息在其中的物种的完整清单，而且随着一些物种数量的减少和另一些物种的灭绝，现有的名册正在减少。但如果其他海洋生态系统的存档与北卡罗来纳州的海洋生态系统相同，研究人员将拥有一个新的基线来评估他们所支持的社区的长期生存能力。
“尽管动物之间的保存情况存在差异，但我们可以使用整个化石组合作为特定地点过去的图片。通过将其与生活群落进行比较，我们可以看到生态系统发生了多大变化，并根据这些变化决定最佳的保护策略，”泰勒说。
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