陳中強，中國地質大學(武漢)生物地質與環境地質國家重點實驗室二級教授、博士生導師、國際地層委員會三疊系地層分會主席，聯合國教科文組織和國際地科聯地學研究計劃項目(IGCP-572、IGCP-630)主席、湖北省特聘專家。

2.52億年前的二疊紀末期發生了地球生命最大的滅絕事件。大滅絕之后陸地生態系統花費多長時間才恢復?陸地生物又是如何恢復的?近日，以中國地質大學(武漢)陳中強教授團隊為主，來自美國加州科學院、英國布里斯托大學、美國密蘇里科技大學和中國科學院的研究人員組成的國際研究團隊，首次利用數學模擬研究發現，二疊紀末大滅絕之后的陸地生態系統需要一千多萬年的時間才能恢復，并揭秘了該階段生物復蘇的過程。相關成果近日在線發表于《英國皇家學會會刊》。

百萬次運算

建立古食物網

陳中強教授介紹，2.52億年前那場浩劫中，地球九成以上的動植物滅絕，“我們就想研究生物界是怎樣復蘇并重現往日的輝煌”。

陳中強團隊首次運用國際最先進的生態系統數學模擬技術，運用計算機編程技術和計算系統，針對產自我國新疆地區二疊系-三疊系地層中數萬多條化石記錄信息，進行大數據分析。

“我們發現通過系統研究生物化石保存的形態功能特征、牙齒、胃容物和糞便化石，可以知道不同生物之間的捕食關系。”本文第一作者黃元耕博士說。陳中強教授補充解釋道，研究會把古食物鏈金字塔分為初級生產者、初級消費者、次級乃至高級消費者等關系，就像人們熟悉的大魚吃小魚，小魚吃蝦米。

其中，大魚、小魚都是生態系統中的一個節點，而運用計算機百萬次的計算，來分析當某一個節點出現坍塌，它對整個食物鏈的破環程度，“如果靠人工分析，是無法完成的任務。”

這次研究中的古食物網由植物、軟體動物、生活在湖泊中的昆蟲、魚類、兩棲類和四足動物構成。這些四足動物小到蜥蜴類、大到巨型植食性動物，其中也包含具有鋒利牙齒的掠食者。當這些動物滅絕后，接下來的一千萬年間，沒有生物接替它們的位置，從而形成了極不穩定、脆弱的陸地生態系統。此后，恐龍和哺乳動物在三疊紀晚期開始出現。

陳中強教授表示：“這是令人興奮的成果。在此之前，我們可以描述古食物網，但很難定量測試它們的穩定性。中國西北地區良好的地質剖面與化石記錄，以及先進的計算技術讓我們可以像研究現代食物網一樣，對古食物網進行深入研究，或許還可以為我們未來的生態系統管理提供一些啟示。”

用最先進儀器

爭分奪秒科研

陳中強教授本科在地大讀書，后遠赴澳大利亞讀博，曾任澳大利亞西澳大學副教授。2011年12月至今，他一直在地大生物地質與環境地質國家重點實驗室工作，“只要在學校，我每天都會在實驗室工作16個小時以上，分秒必爭。”

“實驗室里有世界最先進的研究儀器，可以幫助我們進行科研。”陳教授舉例，由他的團隊建成的納米離子探針實驗室，擁有目前華中地區第一臺納米離子探針儀，能夠對天然礦物、固體材料或生物組織的超微區或納米級別顆粒，進行原位的同位素和微量元素分析和測試，并能對分析目標區內元素和同位素的分布進行掃描成像。目前，在國際上被廣泛應用于比較行星學、地球科學、材料科學和生物醫學中。而利用拉曼、紅外光譜系統，建立糞化石內部的精細結構模型，可識別其中的各類生物殘片，重建捕食關系網。

陳中強教授主持了多個國際地學研究項目，常年“全球飛”主持或參與國際學術會議。

“現在做研究，不僅要有專業知識，懂英文，同時還需要有計算機、數學等多學科知識。”陳中強教授團隊成員、地大副教授黃元耕感慨，在研究中運用數學模擬技術，最難的不是編程，而是要看懂英文文獻中的各類復雜數學公式，“幸虧陳教授一直鼓勵我們團隊勇于突破，才能用最前沿的科技解碼最古老的問題。”