近日,記者從中國地質大學(武漢)獲悉,宋海軍教授的團隊在二疊紀-三疊紀之交的生物地理學領域取得了新的進展。他們發現歷史上最大的滅絕事件不僅導致了生物多樣性的急劇下降,還導致了生物古地理格局的巨大變化。最近,相關成果發表在國際著名綜合學術期刊《二疊紀—三疊紀大滅絕導致扁平化的多樣性緯度梯度》上,標題為《美國國家科學院院報》。
當今,生物多樣性最普遍和最具全球性的特徵之一是多樣性緯度梯度的存在。多樣性的緯度梯度意味著地球的物種多樣性從兩極向赤道增加,這種生物地理分布特徵廣泛存在於陸地和海洋生物中。當今地球上生物多樣性顯著的緯度梯度是地理條件、氣候環境、生態特徵等多種因素共同作用的結果。然而,生物多樣性緯度格局在地質歷史時期(指近代以前,即第四紀全新世以前的各種地質時期)的變化規律及其原因尚不清楚。
有人認為生物多樣性的緯度梯度主要存在於地球的寒冷氣候中,如晚古生代冰期和晚新生代(包括現代)。因為在寒冷時期,地表氣候沿緯度方向的變化更加明顯,氣候的緯度梯度也更加明顯,從而導致生物地理分布的變化。
宋海軍的團隊在國家生物地理學和環境地質學重點實驗室,基於來自二疊紀-三疊紀海洋生物資料庫的5萬多個化石數據,採用多種化石重採樣分析方法,發現海洋生物多樣性的緯度梯度在較冷的晚二疊世和較暖的中晚三疊世都非常明顯。這表明不僅在寒冷時期,而且在溫暖時期,都存在著顯著的多樣性緯度梯度。這些發現表明,穩定的環境(而不是寒冷的氣候)可能是保持熱帶地區生物多樣性峰值的關鍵因素。
大約2.5億年前,在二疊紀-三疊紀之交,生物滅絕引起了古地理格局的巨大變化,多樣性的緯度梯度逐漸減弱,熱帶地區生物多樣性的顯著高峰消失,從兩極到赤道的生物多樣性沒有顯著差異。這種平坦的緯度多樣性梯度貫穿整個早三疊世(約500萬年前),並逐漸恢復到類似於中三疊世現代生物多樣性的緯度梯度。
發現物種多樣性的顯著緯度梯度在大規模滅絕後消失。這一現象的原因之一是熱帶地區的高滅絕率,這導致該地區生物多樣性的大幅下降。另一個原因是熱帶地區的新物種較少。然而,生物從低緯度向高緯度的遷移進一步削弱了這種差異,最終導致兩極到赤道的生物多樣性差異很小。
早三疊世的極端環境條件也導致了多樣性緯度梯度的消失。西伯利亞大規模火山爆發導致全球氣溫迅速上升,並伴隨著長期的異常環境事件,如陸地風化加劇、大量陸源物質輸入海洋、海洋缺氧等。一方面,這些環境事件導致緯度方向的溫度梯度減弱,另一方面,它們導致全球環境異常,這不僅導致陸地生物多樣性急劇下降,而且影響海洋生物的古地理格局。
宋海軍教授團隊的研究結果表明,地質歷史上的極端環境事件在生物地理格局的演化中起著重要作用。確定全球生物地理格局的驅動機制是預測未來生物多樣性如何應對環境變化的關鍵一步。