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地球历史上规模最大的生物灭绝事件发生在2.5亿年前的二叠纪末期,造成90%以上的海洋种级生物和多数陆相生物灭绝。对这次生物大灭绝事件的机制多有争议,曾经提出过外星体撞击、大规模火山爆发和海洋水体倒转等多种机制。来自于我国浙江煤山和澳大利亚珀斯盆地二叠系-三叠系剖面的钻井岩芯样品从生物标记化合物的角度为灭绝机制的研究提供了新的证据。
中国科学院南京地质古生物研究所副研究员曹长群等研究人员在国家自然科学基金资助下进行的研究显示,在煤山二叠系-三叠系界线附近的22到30层的岩石中含有丰富的环基类异戊二烯(aryl
isoprenoids)和类胡萝卜素类(isorenieratane)的化合物。这种化合物的先质母体生物为海洋缺氧环境中噬硫化氢的褐色绿硫细菌(Chlorobiaceae)。在煤山剖面生物灭绝面附近岩层中的该种细菌的大量富集,反映的是一种类似于现代黑海水体光合作用带中硫化氢的大量富集和水体环境的停滞缺氧状态。同样的生物标记化合物证据还出现于澳大利亚的帕斯盆地(Perth
Basin)的钻井岩芯中。两个相对独立地区的二叠纪-三叠纪过渡期海洋环境中所呈现出的相同生物标记化合物证据,表明二叠纪末期特体斯海水体光合作用带缺氧和硫化氢富集状态的广布性,其分布规模远大于现代的黑海。在这种海洋光合作用带缺氧和硫化氢富集环境中,绝大多数海洋生物难以生存,同时缺氧水体环境中硫化氢向大气环境的大规模释放将造成陆相生态环境的毒化。因此,该项研究指出缺氧水体环境中硫化氢在光合作用带的渗透以及后期对大气和陆相生态环境的毒化作用可能是导致二叠纪末期海洋和陆相生物大灭绝的主导因素。研究还对二叠系-三叠系界线附近地层中的硫元素、铁元素、氮元素和碳同位素,以及其他相关的有机地球化学指标进行了分析,都反映了当时的海洋处于一种缺氧的还原环境,有力地支持二叠纪末期"黑海"的生态环境这一观点。该项成果2005年发表于Science(Vol
307: 706-709)。 |