南京科學家發現陸地“避難所”

距今約2.5億年的二疊紀末期，地球上發生了最大規模的生命滅絕事件，超過80%的海洋物種消失。此後約歷經400萬年，地球表面的生態系統才得以恢復完全。

中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱南古所）與國內外單位組成的研究團隊，在中國新疆發現二疊紀末大滅絕期間陸地“避難所”。成果於北京時間3月13日發表於《科學進展》（Science Advances）。

科研團隊在化石採樣期間躲在巨石下休息。

長久以來，國內外學者的研究大多集中於海洋生物的滅絕及其機制方面，而對陸地生命滅絕的相關研究較少。一部分學者提出，在大滅絕期間，內陸地區可能存在一些避難所，保護了陸地植被免受二疊紀末大滅絕期間環境災難的影響，保存了陸地植被的多樣性，使植被能在此連續演化，並在滅絕事件的環境災難消退後快速復甦和輻射。

針對該問題，南古所博士彭輝平在研究員劉鋒的指導下，與南古所研究員萬明禮、美國密蘇里科技大學教授楊晚以及中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員劉俊合作，對我國新疆吐哈盆地西緣出露的南桃東溝剖面中產出的孢粉化石進行了詳細研究，探究陸相二疊紀末生命大滅絕之謎。

“孢粉化石只有幾微米大小，具有數量多、發現概率大的特點，相比更大體積的植物化石或動物化石，更易保存並被找到。”劉鋒介紹，團隊科研人員在南桃東溝剖面發現大量孢粉化石，經過與同層原位保存的、具有複雜根系結構的松柏類樹幹化石和蕨類莖稈化石對比，確定了這些孢粉化石的“身份”——不是再沉積的產物，而是產自當地植被，且未發生遠距離的位移。

在炎熱的吐哈盆地南桃東溝剖面採集樣品。

在南桃東溝剖面發現的松柏類樹幹化石，其出現年代為二疊紀末大滅絕開始時期。

確定為“本地土著”後，科研人員對南桃東溝二疊紀末大滅絕前後地層中保存的孢粉化石進行了屬種多樣性統計，發現已發現的33個孢粉屬在經過二疊紀末大滅絕後都得以倖存。“這就表示大滅絕未能導致這33個孢粉屬中任何一個滅絕。”彭輝平介紹，團隊將世界其他地區的孢粉數據納入考慮，發現南桃東溝剖面記錄的孢粉化石種在大滅絕後真正滅絕的可能僅為21%，遠低於海洋生物在同期的滅絕率。

這一系列證據表明，新疆吐哈盆地南桃東溝地區在二疊紀大滅絕期間並未出現明顯的陸地植被大滅絕現象。

在新疆南桃東溝剖面保存的四足動物骨骼化石，其出現年代約為二疊紀末大滅絕前15萬年。

科研團隊在二疊紀—三疊紀界限附近發現的一枚四足動物骨骼化石。

此後，科研人員還發現了大量與孢粉和植物化石同層保存的四足動物骨骼化石。“經過研究分析，我們發現這些四足動物骨骼化石來自食草四足動物水龍獸和食肉動物遲滯鱷，時間在大滅絕75000年後。這些四足動物化石在新疆地區較早地層中沒有相關化石記錄。”彭輝平表示，因此團隊推斷，它們是二疊紀末大滅絕後從其他地區遷移而來。這説明，南桃東溝在二疊紀末大滅絕後相對其他地區具有更豐茂的水草和宜居的環境，為這些遷入動物的生存提供了必要條件，使它們能在大滅絕後的短短幾萬年內快速大量繁衍。

這也相應地證明了新疆吐哈盆地南桃東溝地區在二疊紀大滅絕期間並未出現明顯的陸地植被大滅絕現象 ——之前主流觀點認為，二疊紀末大滅絕導致陸地初級生產力大幅降低後，陸地生態系統的多樣性需要超過100萬年才能恢復到滅絕前的水平。但是，南桃東溝的陸地生態多樣性恢復速度卻比其他地區快10倍以上。

為何新疆南桃東溝

能成為大滅絕期間的陸地“避難所”？

“不敢斷定原因。但團隊推斷，

可能與當地長期穩定的局地氣候有關。”

劉鋒表示，南桃東溝地層剖面古土壤基質的減鉀風化指數目前正在實驗中，科研人員已對處於同一座山、相隔僅數百米的中桃東溝地層剖面古土壤基質進行了實驗檢測，發現該地區在二疊紀滅絕前後一直保持半濕潤-季節性乾旱氣候，常年降雨維持在1000毫米左右。這種氣候即使在二疊紀末大滅絕期間也保持穩定。

新疆南桃東溝地區二疊紀末大滅絕前（B）、二疊紀末大滅絕期間（A）和二疊紀末大滅絕後（C）陸地景觀復原圖。楊定華繪製

科研人員表示，儘管新疆吐哈盆地在二疊紀末大滅絕期間與西伯利亞大火成岩省這一導致二疊紀末生物大滅絕的主要誘因距離很近，然而，看似最危險的地方卻出現了陸地植被的避難所。這一發現啓示我們：導致生物滅絕的環境因素在陸地的分佈確實受到不同緯度大氣環流和局地氣候的限制。

內容來源 | 南京日報/紫金山新聞記者 張安琪

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