中科院南京地質(zhì)古生物研究所沈樹忠研究員

在二疊紀(jì)大滅絕后消失的大雨羊齒類化石

　　在生物演化的“長河”中，曾經(jīng)出現(xiàn)過一次“大滅絕”事件，幾乎造成了地球生物界回到原始狀態(tài)，這就是著名的“二疊紀(jì)末生物大滅絕”。究竟是什么造成了這次大滅絕？這些“謎底”不久前終于被揭開。中科院南京地質(zhì)古生物研究所沈樹忠研究員及其團(tuán)隊(duì)，研究發(fā)現(xiàn)“二疊紀(jì)末生物大滅絕”的真相。這一成果，已于近期被刊登在國際上著名的自然科學(xué)綜合期刊，美國的《科學(xué)》雜志上。

　　陳孝政 朱姝

　　大滅絕的幾點(diǎn)新發(fā)現(xiàn)

　　開始時(shí)間　化石研究首次將時(shí)間精確至2.5228億年前

　　從上世紀(jì)80年代開始，中科院南京古生物研究所就開始著手二疊紀(jì)末生物大滅絕的研究，帶頭領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人是已故古生物專家金玉玕，接著好幾位研究人員也相繼加入，沈樹忠就是其中之一，他對二疊紀(jì)末大滅絕的研究已經(jīng)十幾年了。

　　化石是生命演化最“忠實(shí)”的記錄者，想要“還原”二疊紀(jì)大滅絕，就要找到足夠的化石。為此，沈樹忠和他的研究團(tuán)隊(duì)在浙江煤山、西藏及其周邊地區(qū)20余條地質(zhì)剖面開展研究。這些剖面既有海洋環(huán)境，也有陸地環(huán)境，甚至還有海陸過渡的環(huán)境。

　　細(xì)致全面的工作也給專家們帶來了他們想要的：他們在浙江煤山發(fā)現(xiàn)了高分辨率的牙形化石帶。這種化石帶的化石長短不一，但都是相似的長方形，它們也是古生物學(xué)上用來作為劃分古生界和中生界的標(biāo)準(zhǔn)化石。研究人員還在四川的剖面上找到了火山灰的痕跡。“火山噴發(fā)形成的火山灰，沉積下來之后是可以保存的。而火山灰里的鋯石等成分可以用來測定火山噴發(fā)的時(shí)間，精度也很高?！鄙驑渲艺f。

　　此外，化石中碳同位素的變化也為大家?guī)砹恕昂孟ⅰ?。生物的多樣性與二氧化碳等指標(biāo)有密切關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)地球的碳同位素在兩萬年內(nèi)出現(xiàn)千分之五的變化。在種種“證據(jù)”面前，“二疊紀(jì)末生物大滅絕”發(fā)生的時(shí)間終于得以首次確定2.5228億年前。

　　形成原因　不是“天外來客” 是巖漿、火山、氣候共同作用

　　二疊紀(jì)末生物大滅絕的原因，長期以來一直是爭論的熱點(diǎn)。2000年，金玉玕院士等人在《科學(xué)》上發(fā)表了論文，認(rèn)為是瞬間事件導(dǎo)致了生物的滅絕，因?yàn)槎B紀(jì)末期發(fā)生的生物滅絕速度太快了。所以有美、日等科學(xué)家推斷當(dāng)時(shí)有一顆小行星或者彗星猛烈地撞擊了地球，其造成的強(qiáng)烈震波瞬間殺死了上千平方公里內(nèi)的所有生物……如同6500萬年前，恐龍的滅絕一樣。當(dāng)時(shí)，這種觀點(diǎn)一度風(fēng)靡一時(shí)，受到媒體和民眾的普遍關(guān)注。但隨著進(jìn)一步的深入研究，真正的“兇手”逐漸浮出水面。

　　“我們在大滅絕地層層位，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的樹木大都經(jīng)過燃燒，證明天氣非常干燥，森林遭受大面積野火吞噬。”沈樹忠說，正是這些綿延不絕的野火，給位于赤道地區(qū)的以大雨羊齒為代表的熱帶雨林帶來災(zāi)難。森林的破壞又使得地表風(fēng)化加劇，地表土壤系統(tǒng)快速崩潰。

　　那么海洋生物又是如何滅絕的呢？“之前我們說的碳同位素突然大幅度變化，說明大氣中的二氧化碳也出現(xiàn)劇烈變化，給生物多樣性帶來滅頂之災(zāi)?！鄙驑渲?guī)椭浾摺斑€原”了當(dāng)時(shí)的環(huán)境：地下巖漿在經(jīng)過長期的“平穩(wěn)”之后，突然迎來了“活躍期”，大規(guī)模的活動造成了地表甲烷釋放以及火山噴發(fā)，使得大氣中二氧化碳濃度快速增加?！疤鞖庠絹碓綗?，海底缺氧嚴(yán)重，海洋生物們也沒能逃過這次劫難。”

　　更讓人驚奇的是，通過化石研究比對發(fā)現(xiàn)，大滅絕速度非常快?！霸谏鲜兰o(jì)80年代的時(shí)候，大家都認(rèn)為滅絕應(yīng)該是1000萬年完成的，但我們認(rèn)為這一切不會超過20萬年。”沈樹忠告訴記者，而且海洋和陸地生物滅絕是同時(shí)的，和之前普遍認(rèn)為的海洋生物滅絕快于陸地生物的理論不同。

　　存活生物 “肥胖版”豆芽、毛發(fā)葉子銀杏在災(zāi)難中成功“逃生”

　　二疊紀(jì)大滅絕給世界帶來的破壞是災(zāi)難性的，造成了95%海洋生物和75%陸地生物物種滅絕，并讓地球進(jìn)入了一個(gè)長達(dá)五百萬年以上的生命“蕭條”期。但即便環(huán)境再險(xiǎn)惡，仍有少數(shù)陸地和海洋物種成功活了下來?！斑@些物種都是抗壓能力強(qiáng)、忍耐度很高的。”沈樹忠說。

　　“比如海豆芽，就是成功活下來的海洋生物?！鄙驑渲掖蜷_一張圖，從外形上看，它更像是“肥胖版”的豆芽。沈樹忠告訴記者，它的“大名”叫舌形貝，是世界上已發(fā)現(xiàn)生物中歷史最長的腕足類海洋生物，生活在溫帶和熱帶海域。

　　而存活下來的陸地生物要比海洋生物多一些，該所古植物學(xué)家王軍研究員告訴記者，包括蕨類、石松類、有節(jié)類、銀杏類、松柏類延續(xù)了下來?！斑@些延續(xù)下來的是以大類劃分的，但每個(gè)大類只有幾個(gè)種成功活下來?！北热缯f古銀杏。據(jù)王軍介紹，那個(gè)時(shí)候的銀杏和現(xiàn)在的完全不同，“早期的樹葉分叉很多，而且葉子和毛發(fā)的樣子差不多?！?/P>

　　“雖然二疊紀(jì)末大滅絕破壞性巨大，但是也留下來巨大的生態(tài)空間。”沈樹忠說，這也為接下來的三疊紀(jì)的陸地、海洋生物，甚至為很快出現(xiàn)的地球霸主恐龍?zhí)峁┝松鷳B(tài)發(fā)展的“機(jī)遇”。

　　“這次的成果并不是關(guān)于二疊紀(jì)大滅絕研究的終結(jié)，”沈樹忠說，未來和大滅絕事件相關(guān)、相近的生物事件依然是他們關(guān)注的焦點(diǎn)。