原标题：3亿多年前，全球气候变冷但生物多样性却大幅添加
金凤
在距今4.9-4.7亿年和3.4-3亿年前，地球发作了两次生物多样性快速添加，而其时的全球气候却在逐步变冷。历经多年研讨，南京大学、我国科学院南京地质古生物所的樊隽轩教授、沈树忠院士团队，凭借“银河二号”超级核算机，运用大数据、超算、遗传算法等全新的办法和手法，获得了全新的寒武纪-早三叠世海洋无脊椎动物的复合多样性曲线，将核算时刻分辨率从1000万年精密到约2.6万年，较世界同类研讨的精度提高了400倍左右，愈加精确地重现了地质前史中三次生物大灭绝事情和两次严重生物辐射事情的精密进程。1月17日，该成果在《科学》杂志在线宣布。
我国古生代高分辨率海洋生物多样性曲线。金凤 摄
17年的核算量2-3天就能完结
生命演化中有三个基本问题，即地球上杂乱的生态系统是怎么构成的？生命怎么从一种方式演化到另一种方式？人类呈现之前的地球生物圈是不是真的存在灾变和生物多样性事情？
现在，地球上从前生活过的生物中99%以上现已灭绝，但只要很少一部分能保存为化石，怎么经过不完好的化石记载重建地球前史生物多样性的改变规则是一个严重科学难题。
5亿年前的三叶虫化石。南大供图
“上世纪八九十年代，科级、属级的显生宙生物多样性曲线，现已能够将地层剖面中保存的海洋生物化石所反映的不同年代的信息，精确到800-1000多万年，假如想树立愈加精确的时刻标尺，看到更小时刻段内，地球发作了哪些生命演化，就需求完结很多的化石生物多样性的核算。”南京大学地球科学与工程学院副教授史宇坤介绍，当核算的物种数量上升到1万个时，用传统的核算机需求核算17.3年。
在地球前史中，从前发作过严重的生态系统和环境的骤变，导致了屡次生物大灭绝事情。运用古生物数据库重建地质前史全球生物多样性形式，提醒地球生命的演化前史，以及与环境改变之间的联系，能够为了解当时的地球生物多样性危机供给重要启示。
团队研讨人员标明，前人运用的低分辨率且不均一的时刻标尺，难以精确重现生命演化的精密进程，会直接影响对古生物多样性的预算，导致无法精确评价生物多样性的改变速率和形式，并或许掩盖突发性的严重事情以及短时刻的剧烈动摇。
为了树立约5.4亿年-2.4亿年前、寒武纪至三叠纪前期海洋生物多样性曲线，南京大学教授樊隽轩等收集了很多的地层剖面和化石记载，从中遴选了3112个地层剖面、11268个海洋化石物种的26万个化石数据。
怎么让这些海量数据精确、迅速地剖析地球生命演化信息？史宇坤介绍，研讨团队结合模拟退火算法和遗传算法，自主开发了根据并行核算的束缚最优化办法-CONOP.SAGA。他们运用“银河二号”超级核算机，经过重复核算和验证，将17年才干完结的核算提高到2-3天就能完结，并终究获得了全新的寒武纪-早三叠世海洋无脊椎动物的复合多样性曲线，将生物多样性的分辨率从1000多万年精密到2.6万年，精度提高了400倍左右。
“以往有关化石生物多样性的核算剖析的数据很粗，每个时刻段大约跨过1000万年，但咱们经过大数据、超算、定量化技术，能够精密地看到几万年内发作的生物多样性的改变以及环境的改变，这关于当今生物多样性怎么受环境和气候的影响，供给了重要的启示。”我国科学院院士、南京大学教授沈树忠说。
南京大学樊隽轩教授（左三）、沈树忠院士（右二）等剖析大数据核算的成果，南大供图
4.9-4.7亿年前和3.4-3亿年前全球变冷，生物多样性反而添加
新树立的多样性改变曲线，更精确地重现了地质前史中三次生物大灭绝事情和两次严重生物辐射事情的精密进程。
此外，在此次研讨中，研讨人员发现， 4.9-4.7亿年前的中晚奥陶世和3.4-3亿年前的石炭-二叠纪，全球气候变冷，海洋平均温度下降5度左右，但生物多样性却大幅添加。
“这对咱们知道人类活动导致的第六次生物大灭绝以及与全球气候改变之间的联系具有重要科学价值百科。”沈树忠说。
地质前史中生物多样性的严重改变，一般也伴随着环境的剧烈动摇。论文选取了六种与气候改变密切相关的环境目标，包含碳、氧、锶同位素、堆积物质总量、大气二氧化碳含量等。
“咱们我们都希望能寻找到最要害的生物多样性改变节点上，对应的环境改变是多少。”史宇坤说，尽管现在这些环境目标还短少更精密的时刻尺度，但开始的剖析标明，大气二氧化碳含量与生物多样性密切相关。“例如，生物多样性的改变与二氧化碳的浓度，在早古生代的对应联系是0.7，但晚古生代是0.52，二氧化碳浓度改变与生物多样性改变，或许由相同的要素导致，但究竟是什么，还需求进一步研讨。
据悉，此项研讨是 地球科学与数据科学相结合的一项打破。2019年由我国科学家建议、13个世界组织与组织一起建议的世界大科学方案——“深时数字地球”（DDE），致力于建立全球地球科学家与数据科学家协作沟通的世界渠道，推进地球科学在大数据年代的立异开展。在DDE方案的框架下，根据全球地质大数据与愈加高效的超算办法，重建完好的生命演化前史将得以完成。
来历：科技日报
修改：陈小柒
审阅：朱丽
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