金凤凰
地上的生物多样性经历了两次快速增长4.9至47亿年前和3.4至3亿年前，当时地气候逐渐变冷。经过几年的研究，南京大学、中科院南京地质古生物研究所的范俊轩教授和沈树忠学者在“天河二号”超级计算机的帮助下，采用了新的方法和手段。利用大数据、超级计算和遗传算法，获得了新的寒武纪-早三叠世海洋无脊椎动物复合多样性曲线，将统计时间分辨率从1000万年提高到约26万年，比同类精度提高了约400倍。地质史上三次生物大灭绝事件和两次重大生物辐射事件的详细过程被揭示。这项研究的结果在线发表在1月17日的《科学》杂志上。
中国古生代高分辨率海洋生物多样性曲线。图片来源金峰
17年的计算只需2-3天即可完成。
生命进化存在三个基本题。地复杂的生态系统是如何形成的？生命如何从一种形式进化到另一种形式？人类出现之前的地生物圈中是否存在灾难和生物多样性事件？
今天生活在地上的超过99种生物已经灭绝，但其中只有少数可以作为化石保存下来，如何通过不完整的化石记录重建地历史生物多样性的变化是一个重要的科学挑战。
5亿年前的三叶虫化石。图片来源南洋理工大学
“在20世纪80年代和90年代，显生宙科和属层面的生物多样性曲线已经可以准确地反映8至1000万年甚至更久远的地层剖面中保存的海洋化石反映的不同时代的信息。南京大学地科学与工程系副教授史玉坤表示“我们需要完成大量的化石生物多样性计算，才能有更准确的时间尺度，在更短的时间内看到地生命的演化。”物种数量为10000个，如果增加的话，用传统计算机计算需要173年。
纵观地历史，曾发生过重大的生态和环境变化，导致多次大规模灭绝事件。利用古生物学数据库从地质历史角度重建全生物多样性格局，揭示地生命的进化史及其与环境变化的关系，可以为理解当前全生物多样性危机提供重要启示。
研究小组表明，前几代人使用的低分辨率和不均匀的时间尺度使得难以准确再现生命进化的微观过程，并直接影响对古代生物多样性的估计，使其无法准确评估其速率。生物多样性变化的速度和模式可以掩盖突发的重大事件和短期的剧烈波动。
为了构建寒武纪至早三叠世，距今约5.4至24亿年的海洋生物多样性曲线，南京大学范俊轩教授等人收集了大量的地层剖面和化石记录，共采集了3112个地层剖面、11268个剖面。260,000个海洋化石物种化石的数据。
如何利用如此海量的数据来准确、快速地分析地生命演化的信息？石玉坤介绍，研究团队自主研发了模拟退火算法与遗传算法相结合的基于并行计算的约束优化方法CONOPSAGA。他们利用“天河二号”超级计算机，通过反复计算和验证，将历时17年完成的计算缩短为2-3天，最终获得了新的寒武纪-早三叠世海洋无脊椎动物。动物的复杂多样性曲线已得到完善。通过将生物多样性从超过1000万年分解到26万年，精度提高了约400倍。
“现有对化石生物多样性的统计分析非常粗略，每个时期的跨度约为1000万年，但通过大数据、超级计算和定量技术，我们现在可以详细了解数万年内发生的生物多样性。“性别和环境变化为了解当今的生物多样性如何受到环境和气候的影响提供了重要的见解，”中国科学院学者、南京大学教授沈树忠说。
南京大学教授范俊轩和学者沈树忠正在分析大数据计算结果。照片来源南达
随着地在4.9至47亿年前和3.4至3亿年前变冷，生物多样性也随之增加。
新建立的多样性变化曲线更准确地再现了地质史上三次生物大灭绝事件和两次重大生物辐射事件的详细过程。
252亿年前，地经历了人类有记录以来最大规模的生物灭绝事件，导致约80%的海洋生物在数万年内迅速灭绝。当时地的气候。
在研究中，研究人员还发现，在距今4.9至47亿年的奥陶纪中晚期和距今34亿至3年的石炭-二叠纪期间，地气候变冷，平均海洋温度下降了约5度。十亿年前。但生物多样性显着增加。
“这对于了解人类活动造成的第六次物种大灭绝及其与全气候变化的关系具有重要的科学价值。”申树忠说。
整个地质历史中生物多样性的重大变化往往伴随着环境的剧烈波动。论文选取了碳、氧、锶同位素、沉积物总质量、大气二氧化碳含量等六项与气候变化密切相关的环境指标。
“我们希望找到生物多样性变化以及相应的环境变化最重要的节点。”史玉坤表示，虽然这些环境指标目前缺乏更精细的时间尺度，但初步分析表明，大气二氧化碳含量与生物多样性密切相关。“例如，早古生代生物多样性变化与二氧化碳浓度的对应关系是07，但晚古生代生物多样性变化是052。二氧化碳浓度的变化和生物多样性的变化可能是由相同的因素引起的，但它们到底是什么仍不清楚，需要进一步研究。
这项研究被评价为结合地科学和数据科学的开创性研究。2019大科学计划——“深时数字地”由我国科学家牵头，13个组织和机构联合发起，为全地科学家和数据科学家搭建合作交流。推动地科学，推动大数据时代创新发展。在DDE项目框架下，将有可能基于全地质大数据和更高效的超级计算方法，重建完整的生命进化史。
一、海洋一共有多少个动物？
海洋是地上最丰富、最多样化的生态系统之一，是大约20万种动物的家园。这些动物包括鱼类、鲸目动物、海豚、海龟、章鱼、海星、珊瑚、海藻等。海洋生物的数量和多样性令人惊叹，对维持海洋生态平衡发挥着重要作用。然而，由于气候变化、过度捕捞、污染等因素，许多海洋动物的生存面临威胁。保护海洋生物多样性，确保海洋生态系统健康可持续发展，是我们的共同责任。
二、海洋和气候的区别？
海洋与气候是两个不同的概念，其差异主要体现在以下几个方面
1-定义
海洋海洋是地上巨大的水域，占地表面积的71%，分为4大洋和5大洋。海洋对地气候、生态系统和人类生活有着重大影响。
气候气候是指一个地区长期平均的天气状况，包括气温、降水、风向等气象因素。气候受到许多因素的影响，包括地的地理位置、地形、海洋和大气。
2-地理分布
海洋地上的海洋分布广泛，覆盖多个纬度和经度。第四大洋和第五大洋分布在地各处，相互连接，形成全水循环系统。
气候根据地区和纬度的不同，有热带气候、温带气候、寒冷气候、高原气候等多种气候。不同的气候类型在地上分布不同且相互交织。
3-气候影响
海洋海洋通过水蒸气蒸发、冷却和湍流等过程调节地气候并影响大气环流和气候变化。海洋也是生物多样性的重要载体，为地提供了丰富的生态资源。
气候气候影响人类和自然生态系统的发展和演变。不同的气候条件给不同地方的自然景观、农业生产、水资源、人类生活带来差异。气候变暖、极端天气事件等题正在对地生态系统和人类社会产生严重影响。
4-气候变化
海洋气候变化影响海洋生态环境和生物多样性的变化。全变暖正在引发海平面上升、极地冰川融化、海洋酸化和生物多样性减少等题。
气候气候变化是指地气候系统各气候组成部分的长期变化。气候变化的原因包括自然因素和人为因素。气候变化对全世界的生态系统、农业生产、水资源和人类生活产生了重大影响。
综上所述，海洋和气候是相关但不同的概念。海洋是地上一大片水域，对气候有重大影响，气候是地特定区域的长期平均天气状况，受到多种因素的影响。
三、海源和海洋的含义？
水源（源源）一般指河流或水道的起点，即水源地。该术语常用于地理学、环境科学和生态学等领域。海洋是指地上所有海域和海底地貌，包括海洋和海湾以及存在于其中的生物。海洋是地水资源的主要组成部分，也是生物多样性和气候变化的关键驱动因素之一。海洋的起源和海洋概念与地上的水资源和生态系统密切相关，了解这些概念对于环境保护和可持续发展非常重要。
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