地球，这个蓝色星球上的生命故事已经上演了38亿年，形成了如今丰富多彩的生态系统。然而，99%以上的生物早已灭绝，留给我们的只有化石记录。从单细胞微生物到复杂生态系统的繁荣，生命如何在时间的长河中演化、灭绝，又如何复苏和再次繁荣？如何利用有限的地球科学资料，重建地球生物多样性演变的时空模式（图1），一直是科学家探索的难题。
自工业革命以来，由于人类活动加剧全球变化等因素导致地球生物多样性急剧下降, 有科学家认为人类正在面临一轮新的生物大灭绝事件。但是，由于人类有记录的历史太短,现代全球变化使用的时间尺度与深时完全不同，展现在我们眼前的是一个远远未被充分认识的地球。对深时地球生物多样性及其驱动机制的进一步探索，不仅能够揭示生命演化的奥秘，也能够帮助我们更好地应对当今地球面临的生态危机，为建设宜居地球贡献力量。
↑ 图1 5.4亿年以来生物多样性和化石记录时空分布情况
《科学通报》近期发表“重建深时地球生物多样性时空分布模式的思考”一文，南京大学地球科学与工程学院沈树忠院士为通讯作者，博士生张书涵为第一作者。文章通过梳理过去在该领域的重要研究和近年来的创新性进展，探讨了如何利用化石记录和大数据分析技术来重建地球生物多样性的时空分布模式，梳理了定量化研究发展过程中遇到的瓶颈，分析了目前主要研究方向及待解决的问题，并提出了未来研究方向，包括建立全球性大型综合数据库，利用大数据分析技术和多学科交叉方法来提高研究的时空分辨率和矫正样本覆盖度不足等问题，利用人工智能、超级计算机等先进技术手段来建立深时生态系统演变模型，以实现古今对比研究等（图2），旨在全面认识地球生物多样性的历史，为解决当今全球生态系统面临的挑战提供科学依据和深时视角。
↑ 图2 重建深时生物多样性模式的思路
将今论古，古为今用，过去是了解未来的窗口。通过深入分析地球生物多样性的演变历史，揭示生命在地球历史中的发展规律，为理解地球生命演化提供宝贵的历史视角和数据支持，为当前全球生态环境问题提供深时参照，将有助于人类更好地评估环境变化的影响，预测未来生态趋势，并制定相应的保护策略，以应对生物多样性丧失和气候变化等全球性挑战。
该研究得到了国家自然科学基金(42293280, 423B2201, 42250104)和江苏省重大科技开放合作平台建设项目(BZ2023068)资助
原标题：《沈树忠院士 | 探索地球历史上的生物多样性变化》
来源：中国科学杂志社
编辑：诸鹏飞
审核：盛捷