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距今約2.52億年的二疊紀(jì)末大滅絕是寒武紀(jì)以來最嚴(yán)重的生物危機(jī)之一。有研究表明，這次危機(jī)導(dǎo)致當(dāng)時(shí)海洋中80%以上的物種滅絕。但是，這次滅絕對(duì)陸地的影響至今存在較多爭(zhēng)論。二疊紀(jì)末大滅絕事件對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)影響如何？一派學(xué)者認(rèn)為，二疊紀(jì)末大滅絕期間，西伯利亞大火成巖省噴發(fā)，給陸地生態(tài)系統(tǒng)帶來環(huán)境災(zāi)難。另一派學(xué)者認(rèn)為，導(dǎo)致大滅絕期間陸地環(huán)境災(zāi)難的因素在全球的分布受到不同緯度大氣環(huán)流的制約，難以引起像海洋一樣的全球性環(huán)境災(zāi)難。也有學(xué)者提出了折中假說，認(rèn)為在大滅絕期間，內(nèi)陸地區(qū)可能存在一些“避難所”，保護(hù)了陸地植被免受二疊紀(jì)末大滅絕事件環(huán)境災(zāi)難的影響，保存了陸地植被多樣性，使植被能夠在此連續(xù)演化，并在滅絕事件環(huán)境災(zāi)難消退后快速復(fù)蘇和輻射。自2019年起，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所博士彭輝平在研究員劉鋒的指導(dǎo)下，與南京古生物所研究員萬明禮、古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員劉俊以及美國(guó)密蘇里科技大學(xué)教授楊晚合作，研究了我國(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，發(fā)現(xiàn)了二疊紀(jì)末大滅絕期間的陸地“避難所”。與利用該剖面發(fā)現(xiàn)的多層火山灰高精度CA-ID-TIMS鈾-鉛同位素年齡建立的貝葉斯年齡模型進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)，在二疊紀(jì)末大滅絕前16萬年直到大滅絕結(jié)束后的16萬年，桃東溝地區(qū)存在繁盛的臨水蕨原和松柏類森林，即這些森林在南桃東溝地區(qū)的延續(xù)未被二疊紀(jì)末大滅絕打斷。部分與孢粉化石同層原位保存的、具有復(fù)雜根系結(jié)構(gòu)的松柏類樹干化石和蕨類莖稈化石的研究表明，南桃東溝剖面發(fā)現(xiàn)的大量孢粉化石不是再沉積的產(chǎn)物而是由當(dāng)?shù)刂脖划a(chǎn)生。該團(tuán)隊(duì)經(jīng)過對(duì)南桃東溝二疊紀(jì)末大滅絕前后地層中保存的孢粉化石屬種多樣性統(tǒng)計(jì)，在已發(fā)現(xiàn)的33個(gè)孢粉屬中未發(fā)現(xiàn)大滅絕導(dǎo)致任何一個(gè)孢粉屬滅絕。在南桃東溝二疊-三疊紀(jì)之交地層中發(fā)現(xiàn)的約99種孢粉化石中，約有55%的孢粉屬種在滅絕后消失，暗示可能存在植物群滅絕。但是，全球和臨近剖面的孢粉數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，55%消失的孢粉屬種是因區(qū)域環(huán)境波動(dòng)，導(dǎo)致這些孢粉母體植物暫時(shí)遷出南桃東溝地區(qū)。這是由于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大量存在。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%，低于海洋生物在同期的滅絕率。這表明，新疆吐哈盆地南桃東溝地區(qū)在二疊紀(jì)大滅絕期間未出現(xiàn)明顯的陸地植被大滅絕現(xiàn)象。科研人員在南桃東溝剖面發(fā)現(xiàn)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75,000年，該地區(qū)已開始出現(xiàn)大量食草四足動(dòng)物“水龍獸”和食肉動(dòng)物“遲滯鱷”。這些動(dòng)物的出現(xiàn)表明，當(dāng)?shù)匾研纬砂ǔ跫?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)。這表示，逃過二疊紀(jì)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。此前，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)力降低后，陸地生態(tài)系統(tǒng)的多樣性需要超過100萬年才能恢復(fù)到滅絕前的水平。但是，南桃東溝剖面產(chǎn)出的化石表明，當(dāng)?shù)仃懙厣鷳B(tài)多樣性恢復(fù)的速度比其他地區(qū)快10倍以上，這反證了新疆吐哈盆地南桃東溝地區(qū)在二疊紀(jì)大滅絕期間并未出現(xiàn)明顯的陸地植被大滅絕現(xiàn)象。由于這些四足動(dòng)物在新疆地區(qū)較早地層中沒有相關(guān)化石記錄，研究認(rèn)為它們是二疊紀(jì)末大滅絕后從其他地區(qū)遷移而來。這說明，相對(duì)其他地區(qū)，南桃東溝在二疊紀(jì)末大滅絕后具有更豐茂的水草和宜居的環(huán)境，為這些遷入動(dòng)物的生存提供了必要條件，使它們能夠在大滅絕后的幾萬年內(nèi)快速大量繁衍。該研究通過與中桃東溝地層剖面古土壤基質(zhì)的減鉀風(fēng)化指數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)刂脖荒軌蛱舆^二疊紀(jì)末大滅絕期間的環(huán)境災(zāi)難，主要與當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期穩(wěn)定的局地氣候相關(guān)。中桃東溝剖面古土壤基質(zhì)的減鉀風(fēng)化指數(shù)顯示，該地區(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。這種氣候即使在二疊紀(jì)末大滅絕期間也保持穩(wěn)定，是南桃東溝地區(qū)植被在二疊紀(jì)大滅絕中得以保存的主要原因。盡管新疆吐哈盆地在二疊紀(jì)末大滅絕期間與西伯利亞大火成巖省地理距離較近，但在看似最危險(xiǎn)的地方卻出現(xiàn)了陸地植被的“避難所”，成為陸地其他生物快速復(fù)蘇的“生態(tài)綠洲”。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)古生物學(xué)研究具有啟示意義：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，表面上最危險(xiǎn)的地方反而可能最為安全。3月13日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的支持。論文鏈接新疆南桃東溝地區(qū)二疊紀(jì)末大滅絕前（B）、二疊紀(jì)末大滅絕期間（A）和二疊紀(jì)末大滅絕后（C）陸地景觀復(fù)原圖。二疊至三疊紀(jì)之交陸地“生命綠洲”的南桃東溝剖面，黃點(diǎn)指示產(chǎn)出早三疊世鈾-鉛同位素年齡的火山灰層位，紅星代表發(fā)掘出下圖早三疊世完整的四足動(dòng)物骨骼化石層位。