汞污染与大规模灭绝：地质学家追溯地球火山历史的有毒遗产

2.01 亿年前，大规模洪水玄武岩火山活动与三叠纪末大灭绝之间的联系被广泛接受，这表明极端气候变化、臭氧层退化和有毒物质排放是主要原因。其中，汞因其波动性和从火山源头向全球扩散的能力而脱颖而出。最近发表在《自然-通讯》上的一项研究提供了令人信服的证据，证明在火山活动平息很久之后，全球变暖和汞污染仍在对植物造成压力。

来自 Schandelah-1 和其他地方的严重畸形和畸胎孢子的例子（右上：丹麦 Stenlille 岩心；左下：丹麦 Stenlille 岩心；右上：丹麦 Stenlille 岩心）：丹麦 Stenlille 核心；左下：德国南部 Pechgraben；右下：丹麦 Stenlille 核心德国南部 Pechgraben；右下：Prees-2 岩心，英国）。蕨类植物孢子（孢子大小为 40-60 微米）。资料来源：Sofie Lindström（格陵兰和丹麦地质调查局，GEUS，Stenlille）和 Bas van de Schootbrugge。

汞污染造成的持续环境压力

一个由来自荷兰、中国、丹麦、英国和捷克共和国的科学家组成的国际研究小组分析了德国北部的沉积物，这些沉积物跨越了三叠纪最上层到侏罗纪下层时期。他们发现了大量畸形的蕨类植物孢子，这表明在 2.01 亿年前的蕨类植物中存在严重的压力。这些发现表明，与汞污染有关的长期环境压力是大灭绝事件后的一个重要因素。

该研究的第一作者、乌得勒支大学的博士生雷姆科-博斯（Remco Bos）说："在一个沿海泻湖的沉积物样本中看到大量不同类型的畸形蕨类孢子，时间可以追溯到 2.01 亿年前，这确实令人吃惊。这意味着当时一定有非常多的蕨类植物受到了压力"。

德国南部佩奇格拉本的马通蕨化石。图片来源：Han van Konijnenburg-van Cittert

蕨类植物在灭绝后恢复中的作用

研究表明，蕨类植物取代了广大地区的树木，以应对极端的环境变化，如热应力和季风雨的增加。尽管森林被大面积砍伐，但蕨类植物仍能茁壮成长并适应环境，表现出对汞的独特耐受力。然而，蕨类植物在灭绝事件发生后长达200万年的时间里反复受到汞污染的压力，影响了它们孢子的发育。

2008 年夏季，德国北部下萨克森州布伦瑞克附近的 Schandelah 钻探现场。图片来源：Bas van de Schootbrugge

汞和气候多变性的长期影响

博斯和他的团队还发现了另外四次汞浓度较高的时期，这些时期与地球轨道的主要变化--长偏心周期相对应。这些时期引发了反复的森林倒退，使先锋蕨类植物得以传播，蕨类植物孢子的畸形表明，除火山作用外，土壤侵蚀和光化学还原等环境因素也在不断造成汞扩散。这些研究结果表明，在最初的火山事件发生后，生态扰动期复杂而漫长，持续时间超过一百万年。

三叠纪-侏罗纪边界玄武岩洪水喷发示意图。岩浆侵入页岩、煤层和富含有机质的沉积物，释放出大量二氧化碳和其他污染物，包括汞。中间：正常和畸形孢子的例子。右图：该蕨类化石来自德国南部（Pechgraben）的一个采石场，产于侏罗纪早期。据了解，这个地方也有畸形的蕨类孢子。这些小蕨类植物在大灭绝事件发生后很常见。这些蕨类植物孢子来自 Schandelah-1 号岩心。图片来源：蕨类植物化石（10 x 10 厘米），作者 Han van Konijnenburg-van Cittert；蕨类植物孢子（孢子大小为 40 - 60 微米），作者 Remco Bos。

编译来源：ScitechDaily