南京科学家发现陆地“避难所”

距今约2.5亿年的二叠纪末期，地球上发生了最大规模的生命灭绝事件，超过80%的海洋物种消失。此后约历经400万年，地球表面的生态系统才得以恢复完全。

中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称南古所）与国内外单位组成的研究团队，在中国新疆发现二叠纪末大灭绝期间陆地“避难所”。成果于北京时间3月13日发表于《科学进展》（Science Advances）。

科研团队在化石采样期间躲在巨石下休息。

长久以来，国内外学者的研究大多集中于海洋生物的灭绝及其机制方面，而对陆地生命灭绝的相关研究较少。一部分学者提出，在大灭绝期间，内陆地区可能存在一些避难所，保护了陆地植被免受二叠纪末大灭绝期间环境灾难的影响，保存了陆地植被的多样性，使植被能在此连续演化，并在灭绝事件的环境灾难消退后快速复苏和辐射。

针对该问题，南古所博士彭辉平在研究员刘锋的指导下，与南古所研究员万明礼、美国密苏里科技大学教授杨晚以及中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员刘俊合作，对我国新疆吐哈盆地西缘出露的南桃东沟剖面中产出的孢粉化石进行了详细研究，探究陆相二叠纪末生命大灭绝之谜。

“孢粉化石只有几微米大小，具有数量多、发现概率大的特点，相比更大体积的植物化石或动物化石，更易保存并被找到。”刘锋介绍，团队科研人员在南桃东沟剖面发现大量孢粉化石，经过与同层原位保存的、具有复杂根系结构的松柏类树干化石和蕨类茎秆化石对比，确定了这些孢粉化石的“身份”——不是再沉积的产物，而是产自当地植被，且未发生远距离的位移。

在炎热的吐哈盆地南桃东沟剖面采集样品。

在南桃东沟剖面发现的松柏类树干化石，其出现年代为二叠纪末大灭绝开始时期。

确定为“本地土著”后，科研人员对南桃东沟二叠纪末大灭绝前后地层中保存的孢粉化石进行了属种多样性统计，发现已发现的33个孢粉属在经过二叠纪末大灭绝后都得以幸存。“这就表示大灭绝未能导致这33个孢粉属中任何一个灭绝。”彭辉平介绍，团队将世界其他地区的孢粉数据纳入考虑，发现南桃东沟剖面记录的孢粉化石种在大灭绝后真正灭绝的可能仅为21%，远低于海洋生物在同期的灭绝率。

这一系列证据表明，新疆吐哈盆地南桃东沟地区在二叠纪大灭绝期间并未出现明显的陆地植被大灭绝现象。

在新疆南桃东沟剖面保存的四足动物骨骼化石，其出现年代约为二叠纪末大灭绝前15万年。

科研团队在二叠纪—三叠纪界限附近发现的一枚四足动物骨骼化石。

此后，科研人员还发现了大量与孢粉和植物化石同层保存的四足动物骨骼化石。“经过研究分析，我们发现这些四足动物骨骼化石来自食草四足动物水龙兽和食肉动物迟滞鳄，时间在大灭绝75000年后。这些四足动物化石在新疆地区较早地层中没有相关化石记录。”彭辉平表示，因此团队推断，它们是二叠纪末大灭绝后从其他地区迁移而来。这说明，南桃东沟在二叠纪末大灭绝后相对其他地区具有更丰茂的水草和宜居的环境，为这些迁入动物的生存提供了必要条件，使它们能在大灭绝后的短短几万年内快速大量繁衍。

这也相应地证明了新疆吐哈盆地南桃东沟地区在二叠纪大灭绝期间并未出现明显的陆地植被大灭绝现象 ——之前主流观点认为，二叠纪末大灭绝导致陆地初级生产力大幅降低后，陆地生态系统的多样性需要超过100万年才能恢复到灭绝前的水平。但是，南桃东沟的陆地生态多样性恢复速度却比其他地区快10倍以上。

为何新疆南桃东沟

能成为大灭绝期间的陆地“避难所”？

“不敢断定原因。但团队推断，

可能与当地长期稳定的局地气候有关。”

刘锋表示，南桃东沟地层剖面古土壤基质的减钾风化指数目前正在实验中，科研人员已对处于同一座山、相隔仅数百米的中桃东沟地层剖面古土壤基质进行了实验检测，发现该地区在二叠纪灭绝前后一直保持半湿润-季节性干旱气候，常年降雨维持在1000毫米左右。这种气候即使在二叠纪末大灭绝期间也保持稳定。

新疆南桃东沟地区二叠纪末大灭绝前（B）、二叠纪末大灭绝期间（A）和二叠纪末大灭绝后（C）陆地景观复原图。杨定华绘制

科研人员表示，尽管新疆吐哈盆地在二叠纪末大灭绝期间与西伯利亚大火成岩省这一导致二叠纪末生物大灭绝的主要诱因距离很近，然而，看似最危险的地方却出现了陆地植被的避难所。这一发现启示我们：导致生物灭绝的环境因素在陆地的分布确实受到不同纬度大气环流和局地气候的限制。

内容来源 | 南京日报/紫金山新闻记者 张安琪

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