微米級花粉化石告訴你 2億年前四川盆地發生了什麼

來源：科技日報

微米花粉化石告訴你2億年前在四川盆地發生了什麼

大約2億年前，地球上發生了一個非常重要的進化事件。原本連接配接的歐洲-北美-南美-非洲聯合古造口術解體，大西洋在中間開裂。在洶湧的大海中，數百公裡的火山群出現，晝夜噴發，濃煙和火山灰覆寫天空，地質史上三疊紀末期的大規模滅絕事件開始了。

過去，對于三疊紀末期大規模滅絕對海洋生物造成的破壞，存在科學共識。然而，對于廣袤土地生态的變化，有很多意見，并沒有達成共識。科學家在歐洲和美洲隻發現了幾個儲存完好的連續大陸沉積層，碎片化的化石證據使三疊紀末期的大規模滅絕事件變得可疑，無論是區域陸地生物替代還是全球陸地生态變化，這令人困惑。

自2007年以來，中國科學院南京地質古生物研究所研究員王永東帶領中生代植物與環境研究團隊在四川盆地三疊紀侏羅紀地層開展多學科深入研究，取得了一系列新進展。

近日，國際地質學術期刊《三谷》發表重要研究成果：中國科學院南京地質古生物研究所研究員李立琴博士、王永東博士與國外同行合作，在川盆地東北緣玄漢七裡峽段發現豐富的孢子花粉化石。正是這些肉眼無法直接看到的微化學寶石，獲得了與世界各地多項橫斷面研究結果相一緻的相關資訊，揭開了三疊紀-侏羅紀之交古重力演替和古氣候變化的奧秘。

三疊紀晚期的四川盆地曾經充滿生機

三疊紀時期，可追溯到2.5億至2.01億年前，是中生代的第一個時代，爬行動物主導了這一時期，裸子植物迅速出現。

擁有40億年曆史的地球，從誕生之日起，闆塊運動就沒有停止過，分裂着，融合着，讓大陸的形态和地球的生态不斷被重構。

在2億多年前的三疊紀時期，東亞大陸與歐洲大陸沒有聯系，它們被浩瀚的特提斯洋隔開。海西運動後，許多槽被改造成山地系統，土地面積擴大，在平台區域産生了一些内陸盆地。華南四川盆地和西北新疆準噶爾盆地均位于特提斯洋東緣，華北闆塊與華南闆塊之間也有大量的水體。

四川盆地和準噶爾盆地是那個時期的典型例子，這些盆地的地理條件導緻沉積相和生物群落的進一步變化。

"雖然這兩個盆地的緯度不同，但它們都有潮濕的氣候和肥沃的土壤，草繁茂，高大的裸子植物和低矮的蕨類植物在這裡孕育了一個龐大的家族，如新蘆葦，雙扇蕨，蘇鐵，蘇鐵，蘇鐵等，以及森林中還出現了一些苔藓和石松植物。李立琴告訴《科技日報》記者，經過數億年的地質運動，這些植物被埋在地下數百米甚至數千米，最終形成煤礦。

蕨類植物，又稱羊牙植物，屬于孢子植物。世界上約有12，000種蕨類植物，廣泛分布在世界各地，特别是在熱帶和亞熱帶地區。我國約有2600種，主要分布在長江以南的省份和地區。最早的裸子植物可以追溯到泥盆紀，在3.4億至3.95億年前，它們主要依靠風授粉來繁殖後代，有一些昆蟲授粉。

普通蕨類植物大多外觀低，而銀杏葉、針葉樹、蘇鐵等蕨類植物是多年生木本植物，多為高大樹木，兩者的環境要求不同。裸子植物針葉樹主要分布在溫帶和寒冷地區，蘇鐵屬于熱帶和亞熱帶植物，銀杏葉植物喜歡亞熱帶和涼爽的環境。大多數蕨類植物喜歡溫暖潮濕的環境，而少數蕨類植物則耐旱。一般來說，蕨類植物更堅韌，更能耐受極端環境。

"我們的研究發現，當時川漢、廣園、合川等地的河流、淺灘、泥炭沼澤密密麻密麻，周期性水漲跌倒，讓許多植物的孢子和花粉落入水中聚集，為我們研究當時的陸地植物生态提供了良好的條件。"李立勤說。

微米大小的花粉化石揭示了古環境的變化

在2億年前的三疊紀-侏羅紀之交，發生了Ezoogene五大滅絕事件之一，全球海洋和陸地生态系統受到嚴重破壞。與海洋相比，陸地生态系統三疊紀至侏羅紀之交的重大生物事件的勘探相對較弱，特别是對于東亞東部特提斯洋陸地生态系統的反應而言。重要原因是，海洋地層比大陸地層更連續、更完整，對植物化石的儲存條件要求更高，有時科學家很難僅僅通過大型植物化石來還原當時陸地生态環境的變化。

在野外考察中，研究人員對徐家河組和珍珠沖組的形成進行了詳細的調查，并采集了地層中岩石的樣本，并将它們帶回實驗室進行分析和觀察。

"孢子和花粉儲存得很好，因為它們非常小，外壁足夠堅硬，水将它們沖在一起，很容易被水下的沙子掩埋和儲存。李立琴解釋道。

這些孢子和花粉小于100微米大，隻有30微米左右，必須在400倍顯微鏡的幫助下看清楚，放大600倍後才能清晰成像。但正是這些微化石成為揭示古代環境的解碼器。

"我們注意到，雖然四川盆地的環境在大約2億年前總體上是溫暖潮濕的，但蕨類植物孢子和蕨類植物的花粉數量和類型在不同地層中波動明顯，表明兩者在不同時期具有主導地位。"王永東說。

經過進一步詳細的地質調查和化石标本分析，他們得出了一個定律：在晚三疊紀，安樂死蕨類植物絕對占主導地位，以雙扇蕨科為代表，針葉樹和蘇鐵，銀杏葉植物繁茂，還有少量種子蕨類植物，石松，苔藓和楔葉植物。在晚三疊紀末期，針葉樹和蘇鐵以及銀杏葉植物占主導地位，針葉樹的棕榈鱗開始出現，蕨類植物較少。到三疊紀-侏羅紀過渡時期，植物多樣性很低，隻有少數蕨類植物占主導地位。進入侏羅紀早期後，蘇鐵和銀杏葉卷土重來，針葉棕榈鱗冷杉科豐富，蕨類植物以栎樹/贻貝蕨科為代表。

在三疊紀末期，全球氣候發生了巨大變化

"過去，許多人認為，在三疊紀末期，地球開始出現溫室環境，導緻大量動植物滅絕。我們的研究更準确地分析了大規模滅絕前600萬年的氣候變化，發現該地區經曆了暖濕度（短期降溫）-幹冷-溫度恢複的曲線波動。王永東告訴記者。

王永東介紹："三疊紀末期，特提斯洋西海岸的歐洲大陸和非洲大陸有大面積的火山集中噴發，這些地區被覆寫天空的火山灰籠罩，大量二氧化硫進入海洋，造成海水酸化和缺氧， 超過90%的海洋生物滅絕，太陽被煙灰和火山灰阻擋，導緻溫度迅速下降，然後由于火山在大氣中排放的二氧化碳不斷積累，溫度在短時間内迅速上升。"

雖然中國的四川盆地和準噶爾盆地位于特提斯洋的東海岸，但火山灰已經逐漸漂流到這裡，導緻這些地區的氣候變化突然發生，進而影響了陸地生态系統。

三疊紀-侏羅紀過渡期的古氣候變化，蕨類植物三孢子孢子明顯達到峰值，晚三疊紀末期短期變冷，侏羅紀早變暖與世界各地特别是特提斯洋西緣的多個代表性剖面的結果相吻合，揭示了三疊紀和侏羅紀交界處的全球陸地古氣候和古氣候演替變化。

本研究是華南地區三疊紀-侏羅紀交彙處花粉菌群資訊量最翔實的高分辨率記錄，為陸地生态系統對三疊紀-侏羅紀之交重大地質事件的反應提供了重要證據。

記者 張晔