综述：通过大陆科学钻探推进生态学和进化论的研究

《Trends in Ecology & Evolution》：Advancing ecology and evolution through continental scientific drilling

　　大陆科学钻探通过获取古老地质样本，揭示生命与地球协同演化的历史，为研究大灭绝、表型进化及人类演化提供关键数据，并推动新技术在生态进化机制研究中的应用。

　　

特里莎·L·斯潘鲍尔（Trisha L. Spanbauer）|凯瑟琳·C·贝克（Catherine C. Beck）|凯特·坎特纳（Kat Cantner）|艾伦·D·库拉诺（Ellen D. Currano）|谢丽琳·C·弗里茨（Sherilyn C. Fritz）|杰奎琳·L·吉尔（Jacquelyn L. Gill）|莎拉·J·艾弗里（Sarah J. Ivory）|迈克尔·M·麦克格卢（Michael M. McGlue）|丽莎·帕克·布什（Lisa Park Boush）|约翰·W·威廉姆斯（John W. Williams）|查德·L·约斯特（Chad L. Yost）

托莱多大学环境科学系及伊利湖研究中心，美国俄亥俄州托莱多市43606

摘要

地质记录包含了生命与支撑它的地球共同演化的丰富历史。然而，这段历史往往深埋地下，难以被揭示。科学钻探能够获取这些被埋藏的历史信息，为生态演化动态提供了前所未有的时间尺度上的基础性见解。最近的研究展示了大陆钻探的强大能力，例如在理解大规模灭绝、表型特征演化、人类进化背景以及适应性辐射事件方面取得了重要进展。科学技术的进步为大陆钻探带来了新的投资机会，因为新的方法和技术有望解答长期存在的生态演化问题，比如气候变化、生物地球化学循环和地貌演化如何驱动生态演化动态。

部分摘录

大陆科学钻探作为生态演化科学的推动力

大陆科学钻探通过从大陆地壳中提取长芯沉积物，来获取过去地球过程的化学、生物和物理特征，科学家们利用这些数据重建过去的生态、演化和环境变化。大陆科学钻探为理解生态演化动态做出了独特而重要的贡献，因为它提供了长时间且连续的地球记录。

物种形成和灭绝的模式、速率及其驱动因素是什么？

系统发育数据彻底改变了我们对多类生物进化变化的认知，在某些情况下甚至颠覆了关于物种分化路径的长期假设[4]。钻探岩芯记录可以揭示可能阻碍物种扩散或导致种群隔离的地质过程（如地理隔离），或者通过山脉抬升、河流形成与迁移、冰川作用或气候变化等方式创建有利于物种迁移和基因流动的通道。

结论性意见与未来投资机会

一个未来的发展方向是整合来自全球的多份同时期的高分辨率大陆钻探岩芯记录，开展跨学科研究，以探讨多种生态演化动态，例如纬度和其他空间气候梯度如何影响物种多样性和分布，以及为何某些生态系统在气候变化背景下仍能保持韧性或稳定（见“未解决的问题”部分）。

致谢

我们感谢B.N.舒曼（B.N. Shuman）、S.J.戈林（S.J. Goring）、A.诺伦（A. Noren）以及CSD古记录社区（CSD Paleorecords Community）的成员对手稿草稿提出的宝贵意见。本研究得到了明尼苏达大学大陆科学钻探设施（Continental Scientific Drilling Facility）的支持。该研究工作得到了美国国家科学基金会（National Science Foundation）的资助，资助编号分别为：2224891、2332568、2325894（资助给T.L.S.）、1812857（资助给S.C.F.）、2344533（资助给M.M.M.）和2224886（资助给M.M.M.），以及2332567（资助给J.W.W.）。

利益声明

作者声明没有利益冲突。

术语表

阿舍利文化（Acheulean）

一种起源于旧石器时代早期的石器技术，以双面工具（尤其是手斧）为代表。这种工具的制造与Homo属尤其是Homo erectus物种有关。

古代环境DNA（aeDNA）

环境DNA（eDNA）是指从环境样本中提取的DNA，而非直接从生物组织或化石中获得的DNA。古代环境DNA是指来自沉积环境的、已经发生降解的DNA。