逃脱二叠纪末生物大灭绝，我国新疆发现陆地“避难所”

距今约2.52亿年的二叠纪末大灭绝是寒武纪以来最严重的一次生物危机，大量研究表明这次危机导致了当时海洋中80%以上的物种灭绝。然而，这次灭绝对陆地的影响至今仍存在诸多争论。其中有一部分学者提出折中假说：认为在大灭绝期间，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的环境灾难的影响，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。

那么，事实是否如此？自2019年开始，中国科学院南京地质古生物研究所博士彭辉平在研究员刘锋的指导下，与中国科学院南京地质古生物研究所研究员万明礼、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，发现二叠纪末大灭绝期间的陆地“避难所”。成果于北京时间3月13日发表于《科学进展》（Science Advances）。

森林延续并未被打断

孢粉化石由当地植被产生

2021年，科研人员利用南桃东沟剖面多个层位的火山灰样品，通过高精度CA-ID-TIMS铀铅同位素测年技术，建立了高精度的贝叶斯年龄模型。通过对比，科研人员发现桃东沟地区从二叠纪末大灭绝前16万年一直到大灭绝结束后的16万年，当地一直存在繁盛的临水蕨原和松柏类森林，换而言之，这些森林在南桃东沟地区的延续并未被二叠纪末大灭绝打断。

通过与世界范围内已知的、具有明确测年数据的二叠纪末大灭绝期间的陆相孢粉和古植物化石进行比较，科研人员发现了一个显著差异。在云南东部的大羽羊齿植物群和澳大利亚的舌羊齿植物群正经历大灭绝的同时，新疆南桃东沟地区的地层中却保存了大量孢粉化石。这表明，当云南东部和澳大利亚的陆地生态系统崩溃时，新疆南桃东沟地区的植被，并未受到明显影响。

此外，南桃东沟地区还有一个独特之处：许多母体植物，如肋木产生的具腔孢子，以往被认为是大灭绝后才大量出现的机会主义或灾难种，实际上它在大灭绝之前就已经非常常见。相反，一些被认为在大灭绝后基本消失的松柏类和种子蕨的花粉，在新疆桃东沟当地二叠纪末大灭绝开始时却异常繁盛。

由于这与以往所有研究结果截然不同，2022年研究完成后，科研人员对这一结果持谨慎态度，甚至怀疑剖面可能因构造原因发生了地层倒转。“直到2023年重返研究剖面开展工作后，我们沿着地层界线从西向东反复勘察和对比，最终确认地层层序完全正常。”彭辉平介绍。

科研人员根据部分与孢粉化石同层原位保存的、具有复杂根系结构的松柏类树干化石和蕨类茎秆化石的研究表明，南桃东沟剖面发现的大量孢粉化石不是再沉积的产物，而是当地植被产生的。

最终，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。

复杂陆地生态系统重建

四足动物在这里生存繁衍

根据高精度年龄模型，研究还显示在二叠纪末大灭绝结束后仅5万年后，南桃东沟剖面中突然出现了大量木贼类茎秆化石。

这些化石木贼与现生木贼（节节草）在外形上几乎完全一致。现生木贼是一种亲水性极强的植物，通常生长在水边，稍远离水源便会消失。这一现象可能表明，在二叠纪末大灭绝结束的5万年后，南桃东沟地区的水资源非常丰富，植被茂盛。

木贼类植物被广泛认为是二叠纪末大灭绝后常见的，是四足动物水龙兽的主要食物来源。在南桃东沟剖面，科研人员也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。

这表明，在二叠纪末大灭绝结束后仅7.5万年，该地区已开始出现大量食草四足动物水龙兽和食肉动物迟滞鳄。这些动物的出现表明当地已形成包括初级生产者、初级消费者和次级消费者在内的复杂陆地生态系统。这表示逃过二叠纪大灭绝的植被对整个南桃东沟地区的陆地生态系统重建极为重要。

根据之前主流观点认为，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，从南桃东沟剖面产出的化石表明，当地陆地生态多样性恢复的速度却比其他地区快10倍以上，这也反证了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。

由于这些四足动物在新疆地区较早地层中没有相关化石记录，科研人员认为，它们是二叠纪末大灭绝后从其他地区迁移而来。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。

陆地“避难所”如何形成

成因主要与气候有关

为什么南桃东沟地区的植被能够逃过二叠纪末大灭绝期间的环境灾难？尽管这一避难所形成的原因尚未完全明确，但通过与中桃东沟地层剖面古土壤基质的减钾风化指数对比发现，科研人员发现这主要与当地长期稳定的局地气候有关。

中桃东沟剖面古土壤基质的减钾风化指数显示，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，是导致南桃东沟地区植被在二叠纪末大灭绝中得以保存的主要原因。

最新研究显示，人类现在可能正处于地球第六次生物大灭绝中，在这次灭绝事件中，找到陆地生物的天然避难所对人类至关重要。

中国科学院南京地质古生物研究所研究员刘锋告诉记者，新疆南桃东沟的化石证据表明，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，成为陆地其他生物快速复苏的“生态绿洲”。

“我们现在的主要任务是把地球环境保护好，说不定它们在大灭绝期间就是我们的避难所。”刘锋说，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，表面上最危险的地方反而可能最为安全。

现代快报/现代+记者 李鸣/文 马晶晶/摄

部分图片由中国科学院南京地质古生物研究所提供