卡定二叠纪末生物大灭绝的时间

国际团队的部分成员

多剖面复合大灭绝模式

生物大灭绝与碳同位素变化的关系

11月17日，Science Express《科学快讯》刊登了以中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠研究员为首、由中外科学家组成的研究团队完成的一项重要研究成果：“卡定二叠纪末生物大灭绝的时间”。Science《科学》杂志近期将正式刊登此项科研进展。

自地球上出现生物以来，发生过数次大的生物灭绝事件，而2亿5千万年前发生在二叠纪最末期的生物大灭绝，是地质历史时期最严重的超级生物灭绝事件，造成了约95%海洋生物和75%陆地生物物种的灭绝。由于这一事件发生及持续的精确时间，长期以来难以精确卡定，故灭绝的原因和模式，也难以确定。沈树忠主持的中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队成员联合美国麻省理工学院、美国国家自然博物馆、美国加州大学等单位的22位科学家，历经近十年，对华南和西藏等地数十条二叠—三叠系界线剖面进行了精细研究，通过高精度的生物地层、火山灰高精度年龄测定和同位素地球化学等多学科交叉手段，揭示了二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前，并在20万年这样极其短暂的地质时间内，快速地造成了地球海、陆生态系统的全面崩溃。

研究人员在对华南和西藏地区二十余条剖面开展高分辨率生物地层研究的基础上，对分布在华南地区海陆相地层中的29个火山灰层，进行了系统采集和高精度的地质年龄测定。建立了二叠纪-三叠纪之交1450种化石的翔实信息数据库，并运用计算机定量优化方法，克服研究程度差异和化石记录不完整性等所造成的偏差，首次建立了多剖面复合的突发式综合生物大灭绝模式，确定二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前，历经时间不超过20万年，其灭绝速度远远快于前人已有的研究报道。同时，论文通过对我国西南地区多条海陆过渡相和陆相剖面的生物地层、火山灰的精确年龄、植物群和煤层分布、碳同位素变化、沉积特征等研究，首次从生物地层、地质年龄和化学地层等多方面，建立了可信的海陆生态系统变化的对比关系。提出当时位于赤道地区的以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群，在二叠纪末与海洋生物同时遭到快速毁灭性打击，为海、陆生态系统的同时崩溃提供了直接依据。

研究论文以广泛的野外地质工作为基础和大量数据为依据，在确立高精度时间框架的基础上，恢复了华南二叠纪末碳同位素变化的速度和幅度。根据计算，认为二叠纪末由于大规模地下岩浆活动造成地表甲烷释放以及火山喷发等的共同作用，使得当时大气二氧化碳浓度快速增加，温室效应加剧，海水缺氧，从而导致海洋生物大量灭绝。同时，全球气候快速变暖并干旱化，造成全球范围内大规模森林野火事件频繁发生，使得森林快速消亡。森林的破坏又造成地表风化加剧，地表土壤系统快速崩溃。从此，地球进入一个长达5百万年以上的生命萧条期。

该成果是迄今为止有关二叠纪末生物大灭绝事件研究时间精度最高、研究手段最为综合的一项原创性成果，使得过去关于二叠纪末生物大灭绝模式的许多观点亟待重新认识。这项研究还表明，地球生态系统对地表环境恶化的反应可以是长期的，但是，一旦环境压力超出生态系统的承受能力，地表生态系统会在很短的时间内快速崩溃。

此项研究得到了国家自然科学基金委、国家科技部和中国科学院等的支持。

中国科学院南京地质古生物研究所