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    地史时期最大的生物灭绝事件研究取得重大进展

    日期 2012-01-18   来源:委办公室   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    第1期
    (总第444期)

      本文提要:由国家自然科学基金创新研究群体学术带头人、中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠研究员带领的一个国际研究团队,在2011年12月9日出版的美国《科学》杂志上发表了“卡定二叠纪末生物大灭绝的时间”的研究论文。该项研究是迄今为止有关二叠纪末生物大灭绝事件研究时间精度最高、研究手段最为综合的一项原创性成果,揭示了大灭绝发生在2.52亿年前,并在20万年这样极其短暂的地质时间内,造成了约95%海洋生物和75%陆地生物物种的灭绝、地球海、陆生态系统的迅速全面崩溃—地质历史时期最严重的超级生物灭绝事件。这项研究显示,地球生态系统对地表环境恶化的反应可以是长期的,但是一旦环境压力超出生态系统的承受能力,地表生态系统会在很短的时间内快速崩溃。

      2011年12月9日,《科学》杂志以研究论文的形式刊登了由国家自然科学基金创新研究群体学术带头人,中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠研究员领导的一个国际研究团队取得的一项重要科研成果:“卡定二叠纪末生物大灭绝的时间”。

      自地球上出现生物以来,共发生过5次大的生物灭绝事件。准确认识这些事件发生的特征、过程和原因,对于探讨人类与自然的和谐相处具有重要启示。2.5亿年前发生在二叠纪最末期的生物大灭绝,是地质历史时期最严重的超级生物灭绝事件,造成了约95%海洋生物和75%陆地生物物种的灭绝,并让地球进入了一个长达500万年以上的生命“萧条”期。然而,这次生物大灭绝的原因,长期以来一直是争论的热点。2000年,中国科学院金玉玕院士在《科学》杂志上撰文提出瞬间事件导致了生物的灭绝。因此,美、日等科学家推断当时有一颗小行星或者彗星猛烈地撞击了地球,如同6500万年前的恐龙灭绝事件一样。

      中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队的沈树忠、王玥等人,联合美国麻省理工学院、美国国家自然博物馆、美国加州大学等单位的22位科学家,历经近十年,选择华南和西藏等地数十条二叠—三叠系界线剖面,通过高精度的生物地层学、火山灰高精度地质年代学和同位素地球化学等多学科综合研究,揭示出二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前,并在20万年这样极其短暂的地质时间内,快速地造成了地球海、陆生态系统的全面崩溃,其灭绝速度远远快于前人已有的研究报道。由此建立了多剖面复合的突发式综合生物大灭绝模式。

      该项研究表明,二叠纪末生物大灭绝过程中,海、陆生态系统同时发生崩溃。论文作者通过对我国西南地区多条海陆过渡相和陆相剖面的生物地层、火山灰的精确年龄、植物群和煤层分布、碳同位素变化、沉积特征等研究,首次从生物地层、地质年龄和化学地层等多方面,建立了可信的海陆生态系统变化的对比关系,由此提出当时位于赤道地区的以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群,在二叠纪末与海洋生物同时遭到快速毁灭性打击。

      与美、日科学家构想的天体撞击造成大灭绝的模型不同,该项研究提出了地球自身火山活动与气候共同作用导致大灭绝的模式。沈树忠等人在广泛的野外地质工作和大量分析数据的基础上,基于高精度时间框架,恢复了华南二叠纪末碳同位素变化的速度和幅度,认为二叠纪末由于大规模地下岩浆活动造成地表甲烷释放以及火山喷发等的共同作用,使得当时大气二氧化碳浓度快速增加,温室效应加剧,海水缺氧,从而导致海洋生物大量灭绝。同时,全球气候快速变暖并干旱化,造成全球范围内大规模森林野火事件频繁发生,使得森林快速消亡。森林的破坏又造成地表风化加剧,地表土壤系统快速崩溃。从此,地球进入一个长达500万年以上的生命萧条期。

      这项研究表明,地球生态系统对地表环境恶化的反应可以是长期的,但是,一旦环境压力超出生态系统的承受能力,地表生态系统会在很短的时间内快速崩溃。此外,虽然二叠纪末大灭绝破坏性巨大,但是也留下了巨大的生态空间,为此后三叠纪的陆地和海洋生物的兴盛,甚至为很快出现的地球霸主恐龙提供了生态发展的“机遇”。

      该项成果是迄今为止有关二叠纪末生物大灭绝事件研究时间精度最高、研究手段最为综合的一项原创性研究,使得过去关于二叠纪末生物大灭绝模式的许多观点需要重新认识。这项重大成果的产出,是以我为主,中美科学家长期合作的结晶,也是国家自然科学基金长期和稳定的支持结果。




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