2.52 億年前,地球上到處都是濃烈的臭雞蛋味,嚴重的生態危機讓地球上 80% 的海洋生物和 75%的陸地生物滅絕 ……
失去生機的地球,了無生氣的湖泊,是如何復甦的?用了多長時間?答案是:1000 萬年。中科院南京地質古生物研究所科研團隊歷時 10 年,揭開了二疊紀末生物復甦的 " 面紗 "。近日,該研究成果在線發表在國際知名期刊《地質學》(Geology)上。
1000 萬年,生態復甦緩緩進行
從地球誕生以來,一共經歷了 5 次生物大滅絕,而 2.52 億年前的生物大滅絕是最為慘烈的一次。這次生物大滅絕,讓地球陷入了死寂,不管是陸地還是海洋,都了無生機。
地球就此一蹶不振?事實並非如此。" 大滅絕之後,地球開始了自我復甦,一開始環境比較惡劣,但還是慢慢地復甦了。最早復甦的有孔蟲、菊石、牙形石 ……"4 月 1 日,中科院南京地質古生物研究所研究員王博告訴現代快報記者。
△ 研究區域代表巖性和定年層位照片
王博說,地球的自我修復,是一個緩慢的過程。他們通過對野外化石的研究發現,海洋的生態復甦前後用了 800-1000 萬年的時間,海洋生命才逐漸恢復生機。
" 研究顯示,湖泊生態系統在距離大滅絕事件 1000 萬年後有了明顯恢復,這表明陸地生態系統恢復得非常慢,可能比海洋系統要慢。" 王博說,早期推測認為,海洋生態系統的恢復可能需要 1500 萬年,這項研究將之前的記錄向前推進了 500 萬年。
十年,古生物學家們這樣揭開秘密
王博他們是如何知道湖泊修復秘密的?答案從化石中來。
△ 陝西銅川地區野外照片
2010 年開始,王博的研究團隊就在鄂爾多斯盆地南緣尋找化石了。通過十年的野外找尋,他們在陝西銅川市發現了豐富的化石。" 我們團隊對化石的剖面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。通過研究表明,化石所處的地層年齡為距今 2.4 億年左右。" 王博說。
△ 剖面產出的各類代表性化石
王博介紹說,他們在地層中發現了七八個門類的動植物化石,有介形蟲、葉肢介、鱟蟲、昆蟲、魚和魚糞 …… 最大的螺旋狀魚糞化石長達 77 毫米。" 這麼大的魚糞,表明當時湖泊中已存在體型較大的捕食性魚類了。"
這些化石標本,也呈現了一個完整的食物鏈,就像現在的生態系統一樣,呈金字塔形。它們有生產者、消費者、捕食者,而消費者中,又有初級消費者和高端消費者。其中,食物鏈底端的是小蝦米,而食物鏈頂端的是稱霸湖泊的大魚。
△ 研究剖面柱狀圖、定年和化石層位圖
" 有食物鏈,這也說明,一個復甦的、充滿生機的湖泊系統又回來了。" 王博說。
森林系統明顯恢復,可能也需要 1000 萬年
湖泊的修復,需要 1000 萬年,那麼森林復甦呢?王博說,可能也需要 1000 萬年。
王博說,在二疊紀末後最初的 1000 萬年內,世界各地由陸地環境沉積下來的地層中,普遍缺失煤層。因此,這段時期也被稱為 " 煤層缺失期 "。一般認為,2.4 億年的再次出現代表了大滅絕後森林生態系統的明顯恢復。
科研人員通過地層對比和油氣資源勘探發現,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。
王博解釋,在早三疊世,炎熱的氣候會限制湖泊中的氧氣,從而阻礙了生態系統的復甦。然而,全球溫度降低改善了湖泊的生態條件。此外,火山灰也給湖泊帶入了豐富的營養物質。
" 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。" 王博說,森林生態系統可能也需要長達 1000 萬年的時間才能明顯恢復。" 這表明湖泊和森林的恢復是同時的,這兩個生態體系是緊密相連的。"
(中科院南京地質古生物研究所供圖)