假如地球上演生物大滅絕，湖泊和陸地生態(tài)系統需要多久才能恢復？

　　假如這個(gè)問(wèn)題讓人難以回答，不妨把目光回溯到2.52億年前。

　　那時(shí)，二疊紀末期的地球發(fā)生了顯生宙最大的生物滅絕事件，引發(fā)了嚴重的海洋和陸地生態(tài)系統危機，約75％的陸地生物物種消失。

　　中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科研團隊最新的研究發(fā)現，二疊紀末大滅絕之后，湖泊和森林生態(tài)系統可能需要1000萬(wàn)年才能明顯恢復，相關(guān)成果近日在線(xiàn)發(fā)表于《地質(zhì)學(xué)》。

　　鄂爾多斯盆地下埋藏遠古湖泊 

　　中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所現代陸地生態(tài)系統起源與早期演化課題組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(cháng)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(jìn)行了系統研究。

　　他們在鄂爾多斯盆地南緣三條富含油頁(yè)巖和凝灰巖的剖面（霸王莊、馬莊和衣食村）進(jìn)行了高精度的地層學(xué)、沉積學(xué)和古生物學(xué)研究，并對剖面中的火山灰、凝灰巖和凝灰質(zhì)砂巖進(jìn)行了鋯石鈾-鉛定年，最終將湖相油頁(yè)巖底部年齡卡定在242百萬(wàn)年左右，歸于中三疊統銅川組。這套油頁(yè)巖是二疊紀末大滅絕之后已知最早的深湖相沉積，比之前的記錄向前推進(jìn)了500萬(wàn)年。

　　研究團隊在銅川組油頁(yè)巖中發(fā)現了較豐富的植物、介形蟲(chóng)、葉肢介、鱟蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、魚(yú)和魚(yú)糞等化石。其中最大的螺旋狀魚(yú)糞化石長(cháng)達77毫米，表明當時(shí)湖泊中已存在體型較大的捕食性魚(yú)類(lèi)。通過(guò)對部分魚(yú)糞化石進(jìn)行切片，研究團隊在其中發(fā)現了雙翅目昆蟲(chóng)的大顎。

　　化石研究表明，當時(shí)的湖泊中已經(jīng)出現了復雜的多層營(yíng)養級關(guān)系：其中的初級生產(chǎn)者為各種藻類(lèi)；初級消費者主要是以藻類(lèi)為食的介形蟲(chóng)和昆蟲(chóng)等動(dòng)物；二級消費者包括各類(lèi)水生肉食性昆蟲(chóng)以及魚(yú)類(lèi)等；頂級消費者為大型的捕食性魚(yú)類(lèi)。

　　這種生態(tài)類(lèi)型與古生代湖泊中雙翅目幼蟲(chóng)普遍缺失和水生甲蟲(chóng)稀少的情況明顯不同，代表了一個(gè)典型的中生代湖泊生態(tài)系統。

　　對三疊紀早中期湖泊生態(tài)復蘇模式還知之甚少 

　　在三疊紀早期，地球仍處于極端的氣候中，陸地和湖泊生態(tài)系統不得不緩慢恢復。

　　王博研究員介紹，不同物種復蘇的時(shí)間不同，其中最快的是有孔蟲(chóng)、菊石和牙形石，經(jīng)歷1至2個(gè)百萬(wàn)年就恢復至大滅絕前的水平，而海洋造礁生物和陸地森林大約需要長(cháng)達1000萬(wàn)年才能完成恢復，比孢粉學(xué)數據推斷出的植物群落的恢復時(shí)間要長(cháng)得多。

　　由于三疊紀早、中期深湖相沉積地層和化石記錄較為缺乏，科學(xué)家對于湖泊生態(tài)系統的復蘇模式和時(shí)間了解較少。

　　從目前的地質(zhì)勘探資料來(lái)看，在三疊紀最初的1000萬(wàn)年內，世界各地的陸相地層中普遍缺失煤層，因此這段時(shí)期也被稱(chēng)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后森林生態(tài)系統的明顯恢復。”王博研究員說(shuō)。

　　在鄂爾多斯盆地，已知最古老的三疊世煤層產(chǎn)出自二馬營(yíng)組的最上部，其年齡略老于銅川組油頁(yè)巖的年齡。研究結果表明復雜湖泊生態(tài)系統的復蘇與“煤層缺失期”的結束時(shí)間相吻合，表明湖泊和森林生態(tài)系統可能通過(guò)生物、物理和化學(xué)等作用緊密聯(lián)系在一起。

　　研究人員認為，早三疊世炎熱的氣候會(huì )限制湖泊中的溶解氧含量，從而阻礙了生態(tài)系統的復蘇。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能會(huì )導致大氣二氧化碳含量下降和全球降溫，從而改善了湖泊的生態(tài)條件。此外，火山灰給湖泊帶入豐富的營(yíng)養物質(zhì)，可能顯著(zhù)提高了鄂爾多斯盆地古湖泊的初級生產(chǎn)力。因此，全球溫度降低和火山灰養分輸入可能共同促進(jìn)了鄂爾多斯盆地古湖泊生態(tài)系統的繁盛。

　　同時(shí)，該研究層位也是長(cháng)慶油田的重要產(chǎn)油層，同位素年代學(xué)和地層學(xué)的研究結果也為精時(shí)地層對比和油氣資源勘探提供了新的定年和化石證據。（記者 張 曄）

    《科技日報》2020-04-30