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）的陆地景观复原图。杨定华/绘制

■本报记者 张楠

约2.52亿年前，生命史上最严重的一次生物危机——二叠纪末大灭绝使地球进入漫长的至暗时刻，造成当时海洋中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。

位于中国新疆吐哈盆地南桃东沟地区的一片陆地，近日首次被古生物学家证实为这场浩劫中远古生命的“避难所”。

这片“生命绿洲”不仅庇护植被逃过劫难，更推动生态系统在7.5万年内快速复苏，为理解地球生物存续与当代生态保护提供了关键线索。3月13日，相关成果发表于《科学进展》。

破解孢粉化石密码

长期以来，关于二叠纪末大灭绝对陆地生态的影响，古生物学界的观点明显分为两派。

一派认为，二叠纪末大灭绝期间，西伯利亚大火成岩省的喷发，给陆地生态系统带来野火、酸雨、有毒气体和紫外线辐射增加等环境灾难；另一派则认为，导致大灭绝期间陆地环境灾难的因素在全球的分布受不同纬度大气环流制约，难以造成全球性环境灾难。

此外，还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，使陆地植被免受二叠纪末大灭绝期间环境灾难的影响，保护了陆地植被的多样性。

然而，古生物学家一直没能找到确凿的化石证据证明这些陆地“生命绿洲”的存在。

论文第一作者、中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称南京古生物所）工程师彭辉平介绍，他们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并没有打断这些孢粉化石的演化——这里就是大灭绝期间的一处陆地“避难所”。

研究发现，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，南桃东沟地区一直存在繁盛的临水蕨原和松柏类森林。换言之，这些森林在当地的繁育，并未被二叠纪末大灭绝打断。

值得注意的是，新疆吐哈盆地与造成二叠纪末生物大灭绝的主要诱因——西伯利亚大火成岩省的距离很近，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繁衍的“生命绿洲”。

“造成生物灭绝的环境因素在陆地上的分布，或许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安全。”论文通讯作者、南京古生物所研究员刘锋告诉《中国科学报》。

严谨证实“生命绿洲”

自2019年开始，彭辉平即在刘锋指导下，与该所研究员万明礼、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推进该研究。

科研人员对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展开研究，发现南桃东沟剖面中的大量孢粉化石并非再沉积的产物，而是当地植被产生的。

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属种的多样性进行了统计，发现大灭绝并未导致已发现的33个孢粉属中的任何一个灭绝。南桃东沟二叠—三叠纪之交地层中的约99种孢粉化石中约有55%的孢粉属种在灭绝后消失，这暗示可能存在植物群灭绝。然而，与全球和邻近剖面的孢粉数据对比后，科研人员发现，消失的55%的孢粉属种是由于区域环境波动“暂时迁出”，因为这些孢粉属种在世界其他地区甚至邻近的新疆其他同时代剖面的早三叠世地层中都大量存在。如果将全球其他地区的孢粉数据纳入考虑，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。

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

“我们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。”彭辉平介绍，由于与以往所有研究结果截然不同，2022年研究完成后，研究团队没有马上发表研究成果，而是沿着地层界线从西向东反复勘察和对比，确认了地层层序完全正常。

为进一步验证结果的可靠性，他们还在原采样点以东200米处的一条平行剖面上，重新采集了孢粉样品并进行分析。确认分析结果与原来的数据完全一致，他们才着手准备论文发表工作。

稳定的气候可能是成因

尽管“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的古土壤减钾风化指数对比，研究人员认为，该地区在二叠纪末大灭绝前后一直保持着半湿润至季节性干旱的气候环境，年降雨量稳定在1000毫米左右。这种稳定的气候是南桃东沟植被得以生存的关键。

科研人员还在南桃东沟剖面发现了与孢粉和植物化石同层保存的大量四足动物骨骼化石。这些化石表明，在二叠纪末大灭绝结束后仅7.5万年，该地区已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，多样性恢复的速度比其他地区快10倍以上。

这表明在二叠纪末大灭绝中“逃过一劫”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。

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。这说明在二叠纪末大灭绝后，南桃东沟相对其他地区有更丰茂的水草和更宜居的环境，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大量、快速繁衍。

因此，刘锋表示，二叠纪的陆地生态系统可能独立于海洋生态系统，也就是说，陆地上一些复杂的大气环流和局地气候，或许可以隔绝海洋变化对陆地的影响。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.ads5614