目前，大家都知道地球經歷過的那場恐怖事件：二疊紀末期（2.52 億年前）發生了顯生宙最大的生物滅絕事件，引發了嚴重的海洋和陸地生態系統危機，約75％的陸地生物物種消失。但是，大滅絕之後陸地生態系統需要多長時間才能恢復這個課題，卻一直困擾著科學界。
紅色箭頭所示二疊紀末期（2.52 億年前）發生的顯生宙最大的生物滅絕事件
近期，中國科學院南京地質古生物研究所科研團隊最新的研究發現，二疊紀末大滅絕之後湖泊和森林生態系統可能需要長達一千萬年的時間才能明顯恢復，相關成果於3月31日在線發表於國際知名期刊《地質學》（Geology）。
中國科學院南京地質古生物研究所「現代陸地生態系統起源與早期演化研究團隊」的研究生趙向東和鄭大燃博士在王博研究員和張海春研究員的指導下，與長慶油田解古巍工程師等合作，對鄂爾多斯盆地的中三疊統湖相沉積地層進行了系統研究，提出湖泊生態系統在中三疊世中期就顯示了明顯的恢復。同時，研究層位也是長慶油田的重要產油層，同位素年代學和地層學的研究結果也為精時地層對比和油氣資源勘探提供了新的定年和化石證據。
「三疊紀早期極端的氣候環境，導致海洋生態系統在二疊紀末大滅絕事件之後的約八百到一千萬年才得到明顯恢復。」王博介紹說，由於三疊紀早、中期深湖相沉積地層和化石記錄較為缺乏，我們對於湖泊生態系統的復甦模式和時間了解較少。
研究團隊在鄂爾多斯盆地南緣三條富含油頁巖和凝灰巖的剖面（霸王莊、馬莊和衣食村）進行了高精度的地層學、沉積學和古生物學研究，並對剖面中的火山灰、凝灰巖和凝灰質砂巖進行了鋯石鈾-鉛定年，最終將湖相油頁巖底部年齡卡定在242 Ma左右，歸於中三疊統銅川組。這套油頁巖是二疊紀末大滅絕之後已知最早的深湖相沉積，比之前的記錄向前推進了五百萬年。
經過團隊十年的野外工作和採樣分析，首次提出胡泊生態系統在中三疊紀中期（大滅絕後十個百萬年）就顯示了明顯的恢復。
研究團隊在銅川組油頁巖中發現了較豐富的植物、介形蟲、葉肢介、鱟蟲、昆蟲、魚和魚糞等化石。其中最大的螺旋狀魚糞化石長達77毫米，表明當時湖泊中已存在體型較大的捕食性魚類。
通過對部分魚糞化石進行切片，研究團隊在其中發現了雙翅目昆蟲的大顎。化石研究表明，當時的湖泊中已經出現了複雜的多層營養級的關係：其中的初級生產者為各種藻類；初級消費者主要是以藻類為食的介形蟲和昆蟲等動物；二級消費者包括各類水生肉食性昆蟲以及魚類等；頂級消費者為大型的捕食性魚類。這種生態類型與古生代湖泊中雙翅目幼蟲普遍缺失和水生甲蟲稀少的情況明顯不同，代表了一個典型的中生代湖泊生態系統。
食物網由生產者、初級消費者、二級消費者和高級消費者組成，在遠古世界的海洋和胡泊中同樣如此。食物網為一個初級生產者豐度較大，高級生產者數量較少的正金字塔形狀，這一現象與中三疊世海洋生態系統相一致。
在三疊紀最初的一千萬年內，世界各地的陸相地層中普遍缺失煤層，因此這段時期也被稱為「煤層缺失期」。通常認為中三疊世煤層的再次出現代表了大滅絕後森林生態系統的明顯恢復。在鄂爾多斯盆地，已知最古老的三疊系煤層產出自二馬營組的最上部，其年齡略老於銅川組油頁巖的年齡。研究結果表明複雜湖泊生態系統的復甦與「煤層缺失期」的結束時間相吻合，表明湖泊和森林生態系統可能通過生物、物理和化學等作用緊密聯繫在一起。
「總之，湖泊和森林生態系統可能都需要長達一千萬年的時間才能明顯恢復，比孢粉學數據推斷出的植物群落的恢復時間要長得多。」王博表示。
剖面產出的各類代表性化石。A-C, 魚糞；D-E，魚糞切片；F和G，甲蟲；H，魚；I，介形蟲；J，鱟蟲。受訪者提供
早三疊世炎熱的氣候會限制湖泊中的溶解氧含量，從而阻礙了生態系統的復甦。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能會導致大氣CO2含量下降和全球降溫，從而改善了湖泊的生態條件。此外，火山灰給湖泊帶入豐富的營養物質，可能顯著提高了鄂爾多斯盆地古湖泊的初級生產力。因此，全球溫度降低和火山灰養分輸入可能共同促進了鄂爾多斯盆地古湖泊生態系統的繁盛。
據介紹，相關研究工作由中國科學院和國家自然科學基金委共同資助。
（內容來源交匯點新聞 編輯/張豔娟 江北新區融媒體中心出品）