距今約2.52億年的二疊紀(jì)末大滅絕是地球歷史上最嚴(yán)重的一次生態(tài)危機(jī)，導(dǎo)致了當(dāng)時(shí)海洋中80%以上的物種滅絕，那么它對(duì)陸地的影響究竟如何？古生物學(xué)界對(duì)此觀點(diǎn)不一。

中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所、中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所等組成的研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)我國(guó)新疆吐哈盆地西緣出露的南桃東溝剖面中產(chǎn)出的孢粉化石進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了二疊紀(jì)末大滅絕期間的陸地“避難所”。

▲南桃東溝剖面：二疊紀(jì)末大滅絕期間的陸地“避難所”

01

幸存的陸地植被

在南桃東溝二疊紀(jì)末大滅絕前后地層中已發(fā)現(xiàn)的33個(gè)孢粉屬中，研究團(tuán)隊(duì)未發(fā)現(xiàn)大滅絕導(dǎo)致任何一個(gè)孢粉屬滅絕。與這些孢粉化石同層原位保存的植物化石中，還有大量的松柏類樹(shù)干化石和蕨類莖稈化石。

這表明南桃東溝地區(qū)從二疊紀(jì)末大滅絕前16萬(wàn)年到大滅絕后16萬(wàn)年，一直存在繁盛的臨水蕨原和松柏類森林，這些植被的生存延續(xù)，并未被二疊紀(jì)末大滅絕打斷。

▲在南桃東溝剖面二疊紀(jì)末大滅絕開(kāi)始時(shí)期的地層中發(fā)現(xiàn)的裸子植物或種子蕨類的雙氣囊花粉

▲南桃東溝剖面發(fā)現(xiàn)的松柏類樹(shù)干化石，其出現(xiàn)年代為二疊紀(jì)末大滅絕開(kāi)始時(shí)期

但是，在33個(gè)孢粉屬的99個(gè)屬種中，約有55%的屬種在二疊紀(jì)末大滅絕后消失，這暗示當(dāng)?shù)卦诖鬁缃^后不久可能存在植物群滅絕。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些消失的孢粉屬種在世界其他地區(qū)，甚至在臨近的新疆其他同時(shí)代剖面的早三疊世地層中都大量存在，只是由于區(qū)域環(huán)境波動(dòng)，這些孢粉母體植物暫時(shí)遷出了南桃東溝地區(qū)。

若將世界其他地區(qū)的孢粉數(shù)據(jù)納入考慮，南桃東溝剖面記錄的孢粉化石種，在大滅絕后真正滅絕的可能僅為21%，遠(yuǎn)低于海洋生物在同期的滅絕率。

02

10倍速的生態(tài)系統(tǒng)重建

之前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，二疊紀(jì)末大滅絕導(dǎo)致陸地初級(jí)生產(chǎn)力大幅降低，陸地生態(tài)系統(tǒng)多樣性，需要超過(guò)100萬(wàn)年才能恢復(fù)到滅絕前水平。

但南桃東溝陸地生態(tài)系統(tǒng)多樣性的恢復(fù)速度，比其他地區(qū)快10倍以上，這也反證了該地區(qū)在二疊紀(jì)末大滅絕期間，并未出現(xiàn)明顯的陸地植被大滅絕現(xiàn)象。

逃過(guò)大滅絕的植被，對(duì)整個(gè)南桃東溝地區(qū)的陸地生態(tài)系統(tǒng)重建極為重要。

與孢粉和植物化石同層保存的大量四足動(dòng)物骨骼化石表明，在二疊紀(jì)末大滅絕結(jié)束后僅七萬(wàn)五千年，南桃東溝地區(qū)已開(kāi)始出現(xiàn)大量食草四足動(dòng)物水龍獸和食肉動(dòng)物遲滯鱷，形成了包括初級(jí)生產(chǎn)者、初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者在內(nèi)的復(fù)雜陸地生態(tài)系統(tǒng)。

▲南桃東溝剖面二疊紀(jì)－三疊紀(jì)界線附近發(fā)現(xiàn)的四足動(dòng)物骨骼化石

由于這些四足動(dòng)物在新疆地區(qū)較早地層中沒(méi)有相關(guān)化石記錄，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，它們是二疊紀(jì)末大滅絕后從其他地區(qū)遷移而來(lái)。

南桃東溝在二疊紀(jì)末大滅絕后，相對(duì)其他地區(qū)具有更豐茂的水草和宜居的環(huán)境，為遷入動(dòng)物的生存提供了必要條件，使它們能在大滅絕后短短幾萬(wàn)年內(nèi)快速大量繁衍。

▲桃東溝剖面發(fā)現(xiàn)的木賊類化石（左圖），出現(xiàn)年代約為二疊紀(jì)末大滅絕后5萬(wàn)年，與現(xiàn)代木賊類（右圖）幾乎完全相同，是水龍獸的主要食物來(lái)源

03

局地氣候

締造“安全區(qū)”

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)刂脖荒軌蛱舆^(guò)二疊紀(jì)末大滅絕，主要與當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期穩(wěn)定的局地氣候有關(guān)。桃東溝地區(qū)在二疊紀(jì)滅絕前后一直保持半濕潤(rùn)－季節(jié)性干旱氣候，常年降雨維持在1000毫米左右。

▲南桃東溝地區(qū)二疊紀(jì)末大滅絕前（B）、大滅絕期間（A）和大滅絕后（C）陸地景觀復(fù)原圖。楊定華繪制

盡管新疆吐哈盆地，與西伯利亞大火成巖省這一導(dǎo)致二疊紀(jì)末大滅絕的主要誘因距離很近，但吐哈盆地卻出現(xiàn)了陸地植被的“避難所”，成為陸地其他生物快速?gòu)?fù)蘇的“生態(tài)綠洲”。

這表明，導(dǎo)致生物滅絕的環(huán)境因素在陸地的分布，確實(shí)受到不同緯度大氣環(huán)流和局地氣候的限制。

相關(guān)論文信息：

DOI: 10.1126/sciadv.ads5614

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所

責(zé)任編輯：王穎