【科技前沿】二叠纪末陆地生态缘何崩溃？

  【科技前沿】

  本报南京5月23日电（记者苏雁 通讯员姬尊雨）距今约2.52亿年的二叠纪末生物大灭绝严重破坏了海洋和陆地生态系统，导致约81%的海洋生物和89%的陆地生物在很短的时间内灭绝，是5亿多年地质历史中发生的最为严重的生物灭绝事件之一。该地质时期陆地生态系统是如何逐步崩溃的？此次大灭绝事件还有哪些可能的诱因？

  近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队研究员张华等与南京大学及云南大学的合作者，通过高精度的生物标志化合物多环芳烃有机地球化学分析，证实二叠纪末存在大规模高温野火燃烧事件，为了解该时期陆地生态系统的崩溃过程提供了重要证据。研究成果于近日发表在国际期刊《地球与行星科学通讯》上。

  野火又称山火、林火，是指发生在荒原、森林等地区的以植被为主要燃料的自然大火，是陆地和大气物质能量交换中非常重要的一环。

  如何判断遥远的二叠纪末曾发生过野火？野火事件产生的多环芳烃有很强的化学惰性及生物惰性，能够在地层中长期稳定保存，因此成为恢复古代野火历史最常用的一类指标。然而全球二叠纪-三叠纪转折期关于多环芳烃的研究多基于海相记录，对陆相材料的研究程度相对不足。因此，利用陆相记录深入研究该时期野火事件对了解二叠纪-三叠纪转折期陆地生态系统的崩溃和植被的演替过程具有重要意义。此次科研团队利用我国华南海陆过渡相的冷清沟剖面钻探岩心，开展了高精度的生物标志化合物多环芳烃有机地球化学分析。

  研究发现，在二叠纪-三叠纪转折时期，多环芳烃含量均显示较为一致的显著富集，并与有机碳同位素负异常呈耦合关系，揭示在该时期高温且干旱的古气候条件下，存在大规模高温野火燃烧事件。在这些多环芳烃化合物中，低分子质量的二苯并呋喃等化合物主要来源于陆地植物多糖和木质素的生物降解，这些化合物在二叠纪-三叠纪转折期的异常富集以及与燃烧源多环芳烃之间的协同变化，表明多环芳烃主要来源于陆地植物的高温野火燃烧，该时期的热带雨林植被系统为大规模野火燃烧提供了充足的燃料。

  2021年，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队与南京大学、云南大学的合作者曾深入探索该时期野火事件对植被的演替过程和陆地生态系统崩溃的影响，发现在晚二叠世全球干旱的趋势下，高强度频发的野火事件直接加重了陆地生态系统的负担，导致植被系统逐渐衰退或结构改变。而后某一突发性灾难使得气候在短时间内急剧干旱，最终导致野火强度陡然增加，彻底击垮了原有的植被系统，使得陆地生态系统彻底崩溃。之后野火活动便因失去燃料进入了贫乏期。

  近年来，北半球频繁发生夏季野火事件，对生态造成了一定影响。“野火事件对陆地植被的影响是很直接的，会大面积摧毁森林植被，影响其他生物的栖息地，进而破坏区域生态系统。因此我们更应该增强对高温干旱气候条件下的森林区域野火事件的预防意识。”张华说。