地球的呼吸仿佛被扼住——西伯利亞的超級地幔柱轟然爆發，熔巖如赤色洪流吞噬大地，天空被火山灰染成鉛色。
約2.52億年前，生命史上最嚴重的一次生物危機，二疊紀末大滅絕帶來了地球生命史上最漫長的至暗時刻。這次生物危機導致當時海洋中80%以上的物種滅絕。然而，這次滅絕對陸地的影響至今仍存在諸多爭論。
位于中國新疆吐哈盆地南桃東溝地區的一片陸地，首次被古生物學家證實為這場浩劫中的生命“避難所”。
這片生命綠洲不僅庇護植被逃過劫難，更推動生態系統在7.5萬年內快速復蘇，為理解地球生物存續與當代生態保護提供了關鍵線索。相關成果于3月13日發表于《科學進展》。
新疆南桃東溝地區二疊紀末大滅絕前（B）、二疊紀末大滅絕期間（A）和二疊紀末大滅絕后（C）陸地景觀復原圖。楊定華繪制
破解孢粉化石密碼
長期以來，二疊紀末大滅絕對陸地生態的影響爭議不斷，古生物學界的觀點明顯分兩派。
一派學者認為，二疊紀末大滅絕期間，西伯利亞大火成巖省的噴發，給陸地生態系統帶來野火、酸雨、有毒氣體和紫外線輻射增加等環境災難。另一派學者則認為導致大滅絕期間陸地環境災難的因素在全球的分布受到不同緯度大氣環流的制約，難以引起像海洋一樣的全球性環境災難。
除此之外，還有一部分學者則提出折中假說：認為在大滅絕期間，內陸地區可能存在一些避難所，保護了陸地植被免受二疊紀末大滅絕期間環境災難的影響，保存了陸地植被的多樣性。
然而，古生物學家一直沒能找到確鑿的化石證據，來證明這些陸地生命綠洲的存在。
論文第一作者、中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱南京古生物所）博士彭輝平介紹，他們對我國新疆吐哈盆地西緣出露的南桃東溝剖面中產出的孢粉化石進行了詳細研究，發現了二疊紀末大滅絕并沒有打斷這些孢粉化石的演化——這里就是大滅絕期間的一處陸地“避難所”。
通過與利用該剖面上發現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的對比，發現桃東溝地區從二疊紀末大滅絕前16萬年一直到大滅絕結束后的16萬年，當地一直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的延續，并未被二疊紀末大滅絕打斷。
引人注意的是，新疆吐哈盆地與導致二疊紀末生物大滅絕的主要誘因——西伯利亞大火成巖省——距離很近，看似最危險的地方卻出現了陸地植被的避難所，成為陸地其他生物快速復蘇的“生態綠洲”。
“導致生物滅絕的環境因素在陸地的分布，或許受到不同緯度大氣環流和局地氣候的限制。表面上最危險的地方反而可能最為安全。”論文通訊作者、南京古生物所研究員劉鋒告訴《中國科學報》。
謹慎證實“生態綠洲”
自2019年開始，彭輝平即在劉鋒指導下，與該所研究員萬明禮、美國密蘇里科技大學教授楊晚以及中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員劉俊合作推進該研究。
科研人員根據部分與孢粉化石同層原位保存的、具有復雜根系結構的松柏類樹干化石和蕨類莖稈化石的研究表明，南桃東溝剖面發現的大量孢粉化石并非再沉積的產物，而是當地植被產生的。
經過對南桃東溝二疊紀末大滅絕前后地層中保存的孢粉化石屬種多樣性統計，科研人員在已發現的33個孢粉屬中，并未發現大滅絕導致任何一個孢粉屬滅絕。如果將全球其他地區的孢粉數據納入考慮，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%，遠低于海洋生物在同期的滅絕率。
一系列證據表明，新疆吐哈盆地南桃東溝地區在二疊紀大滅絕期間并未出現明顯的陸地植被大滅絕現象。
“我們對這一結果持謹慎態度，甚至懷疑剖面可能因構造原因發生了地層倒轉。”彭輝平介紹，由于與以往所有研究結果截然不同，2022年研究完成后，研究團隊沒有馬上發表研究成果，直到2023年疫情過后，他們沿著地層界線從西向東反復勘察和對比，確認了地層層序完全正常。
并且，為進一步驗證結果的可靠性，他們還在2019年原采樣點以東200米處的一條平行剖面上，重新采集了孢粉樣品并進行分析，分析結果與2019年的數據完全一致，才著手準備論文發表工作。
半濕潤半干旱氣候穩定或為成因
盡管“避難所”形成的原因尚未完全明確，但通過與中桃東溝地層剖面的古土壤減鉀風化指數對比，研究人員認為，該地區在二疊紀末大滅絕前后一直保持著半濕潤至季節性干旱的氣候環境，年降雨量穩定在1000毫米左右。這種穩定的氣候是南桃東溝植被得以生存的關鍵因素。
科研人員在南桃東溝剖面發現與孢粉和植物化石同層保存的大量四足動物骨骼化石表明，在二疊紀末大滅絕結束后僅7.5萬年，該地區已開始出現大量食草四足動物水龍獸和食肉動物遲滯鱷。這些動物的出現，表明當地已形成包括初級生產者、初級消費者和次級消費者在內的復雜陸地生態系統，多樣性恢復的速度比其他地區快10倍以上。
這表示逃過二疊紀大滅絕的植被，對整個南桃東溝地區的陸地生態系統重建極為重要。
并且，由于這些四足動物在新疆地區較早地層中沒有相關化石記錄，科研人員認為，它們是二疊紀末大滅絕后從其他地區遷移而來。這說明在二疊紀末大滅絕后，南桃東溝相對其他地區具有更豐茂的水草和宜居的環境，為這些遷入動物的生存提供了必要條件，使它們能在大滅絕后的短短幾萬年內快速大量繁衍。
因而劉鋒表示，二疊紀的陸地生態系統可能是獨立于海洋生態系統的，也就是說，陸地上一些復雜的大氣環流和局地氣候，或許可以隔絕海洋變化對陸地的影響。這個發現將對二疊紀的生態研究帶來影響，并為理解地球生物存續與當代生態保護提供關鍵線索。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.ads5614
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