青藏科考

藏南孢粉学研究揭示陆生植被对二叠纪末大灭绝的响应

文章来源 :
2021-01-07 08:52

二叠纪末(~252 Ma)生物大灭绝是显生宙最严重的生物灭绝事件。近年来,各种证据都显示西伯利亚大规模火山作用导致的全球温度快速升高、海洋酸化以及大规模的海水缺氧事件可能是诱发这次灭绝事件的主要因素。然而,关于这次事件对于陆地生态系统的影响目前还有很多争论。一些学者依据从澳大利亚、意大利南部、东格陵兰、以色列、挪威以及我国华南和新疆准噶尔盆地等地获得的古植物、孢粉以及地球化学数据,认为这一时期陆地上可能存在的大规模的酸雨、野火和由臭氧层破坏和空气污染引起的畸形孢粉数量大幅增加等事件,可能最终导致了当时在陆生植被中也经历了一次与二叠纪末海洋生物大灭绝相当的灭绝事件,但也有一些学者认为在以上地区陆相地层中二叠纪末大灭绝期间观察到的植物群落多样性降低的现象可能是由于这一时期不适合植物化石保存的岩性大量出现而引起的埋藏偏差所致。因此,只有在海陆联动的环境背景下,才能更合理的解释二叠纪末灭绝事件与陆地环境变化的关系。

在我国藏南喜马拉雅特提斯区曲宗和土隆村附近出露一套二叠—三叠纪过渡的杂色页岩,这套页岩代表当时冈瓦纳大陆边缘的障壁泻湖沉积。这些杂色页岩及其上下的薄层灰岩中同时保存了大量海相动植物化石和大陆边缘飘散而来的陆相孢粉化石。这些化石为对比二叠纪末大灭绝期间的海陆环境提供了统一的沉积记录。近期,第二次青藏科考“高原生物与演化”任务“深时特提斯生物与环境演变”专题的研究人员通过对这些杂色页岩中孢粉属种多样性的统计与分析,发现二叠纪末大灭绝确实对同时代的陆地植被面貌产生了较大影响。

研究人员在曲布剖面二叠—三叠纪界线之下80cm处也发现了前人广泛报道的代表陆生植物灭绝的真菌孢子组合带,这一孢粉组合也伴随着碳同位素的明显负偏。但不同于以往的认识,西藏二叠—三叠纪过渡剖面记录的二叠纪末大灭绝对于陆地植被的影响与海洋相比却非常短暂。通过对剖面上二叠-三叠纪之交孢粉组合面貌的主成分分析表明陆生裸子植物在二叠纪末大灭绝后不到50万年就出现了快速复苏迹象,早三叠世Griesbachian时期冈瓦纳大陆边缘地区的植被以各类灭绝前较为常见的裸子植物或种子蕨为主。裸子植物的统治地位直到Dienerian时期才被改变。从Dienerian开始一直到Smithian末期冈瓦纳大陆边缘的植被被较为低等的石松类植物统治了将近一百万年,之后裸子植物才重新繁盛起来。这一结果表明前人广泛报道的二叠—三叠之交从裸子植物群向石松类植物群的转变事件可能出现在印度阶内部,并不是前人普遍认为的二叠纪末期,与二叠纪末大灭绝可能并没有直接联系,而是可能与西伯利亚火山第二次喷发在中高纬度形成的湿热气候有关。相关研究成果发表在地学顶级期刊Earth-Science Reviews上。

文章信息:Liu, F., Peng, H.P., Bomfleur, B., Kerp, H., Zhu, H.C., Shen S.Z., 2020. Palynology and vegetation dynamics across the Permian–Triassic boundary in southern Tibet. Earth-Science Reviews, 209:103278.

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图1. 曲布和土龙二叠—三叠纪过渡剖面常见孢型化石

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图2. 曲布和土龙二叠—三叠纪过渡剖面孢粉化石数据主成分分析