
研究小組在該領域進行聯合多學科考察。向受訪者提供地圖
四川省宣漢地區晚期三疊紀的代表性孢子花粉化石。向受訪者提供地圖
大約2億年前,地球上發生了一個非常重要的進化事件。最初連接配接的歐洲 - 北美 - 南美 - 非洲聯盟的土地解體,大西洋在中間開裂。在海洋中,數百公裡的火山群,它們晝夜噴出,煙霧和灰燼覆寫天空,地質曆史結束的三疊紀生物滅絕事件開始了......
2億年前在四川省宣漢市,大量的蕨類植物孢子和裸花粉被風吹走,落入河中,被水聚集在一起,再被沙子"禁"。經過長時間的變化,這些孢子花粉被深埋在地層中,并儲存為化石。2億年後的今天,它們又回到了天空中,這些古代世界留給我們的密碼正在被科學家破解。
近日,國際地球科學學術期刊《古地理學古氣候古生物學》發表了一項重要研究成果:中國科學院南京地質古生物學研究所李立琴博士王永東研究員與國外同行合作,在川盆地東北緣宣漢七裡峽段發現了豐富的孢子花粉化石, 探索古代植被和氣候演變的奧秘。
自2007年以來,王永東先後上司了中國科學院南京地質古生物學研究所中世代植物與環境研究團隊,先後與四川省遂甯市土地局、石洪縣土地局、四川煤田地質局137地質組合作, 曲阜師範大學 與四川地質調查局、中國地質大學(武漢)、成都理工大學、四川大學合作,對四川盆地三棧侏羅紀地層進行了多學科深入研究,在四川盆地許多地方發現了植物葉片。孢子花粉和根化石與世界各地幾幅剖面圖的結果一緻,這些剖面圖正在解決三疊紀 - 侏羅紀時期之交古代植被演替和古代氣候變化的奧秘。
一個小小的孢子花粉化石打開了遠古時代四川盆地的大門。
2億年前的四川盆地
這是樹木繁茂的"天國"。
當時的四川盆地氣候濕潤,草地郁郁蔥蔥,高大的裸蕨植物和低矮的蕨類植物在這裡繁衍着巨大的家族——"正是因為當時四川盆地陸生植物的多樣性,我們才能夠在這裡找到大量的化石"。
在2.5億到2.01億年前,地球處于三疊紀時期,這是梅蘇卡時期的第一個此類時期。此時,東亞大陸和歐洲大陸并沒有連接配接,它們被廣闊的泰蒂斯海洋隔開。海西運動後,許多槽被改造成山地系統,土地面積擴大,在台灣地區形成了一些内陸盆地。四川盆地和群措盆地是那個時期的典型代表。
李立琴等人的研究發現,當時的四川盆地氣候濕潤,土壤肥沃,植被茂密,高大的裸株和低矮的蕨類植物在這個繁育的巨大家族中,如蘆葦、雙扇、硫磺、鐵杉等,森林裡還出現了一些苔藓、石松植物。
蕨類植物又稱羊齒植物,屬于孢子植物,普通蕨類植物多為低調,而銀杏、松柏、蘇打水等鑷子植物為多年木本植物,多為高大樹木,兩者都有不同的環境要求。裸株中的松柏主要分布在溫帶和寒冷地區,雄鐵屬于熱帶和亞熱帶植物,銀杏植物屬于溫暖和亞熱帶環境。大多數蕨類植物喜歡溫暖潮濕的環境,而其他蕨類植物則耐旱。
經過數億年的地質活動,高大的裸廠被埋在地下數百米甚至數公裡處,最終形成煤礦。而低矮的蕨類植物則更有頑強的生命力,更能抵抗極端環境,其中一些存活到現在,如所謂植物"活化石"的蕨類植物,在四川的泸州、宜賓、樂山等地都被發現,也從另一邊證明了四川盆地物種的豐富性。
"正是由于四川盆地陸地的多樣性,我們才能夠在這裡找到大量的化石,為進一步的研究提供了條件。李立琴推測,四川玄涵、廣元、合川等地當時的河流、淺灘和泥炭沼澤密密麻,漲潮周期性,使許多植物孢子、花粉漂浮在水中,并聚集在一起,因為孢子和花粉都非常小,而且外壁足夠堅硬,再加上水流将它們沖刷在一起, 很容易被水下沙子掩埋來儲存。
與考古學類似,不同地質年齡的孢子花粉化石沉積在不同的地層中,科學家通過研究孢子花粉化石的組成,能夠确定地質年齡、沉積條件和地球生态環境。
孢子化石解碼四川盆地環境的細微變化
在四川盆地發現的孢子花粉化石成為揭開古代環境的"解碼器"——四川盆地整體氣候溫暖,也有一個相對溫暖的階段。
科學家認為,三疊紀至侏羅紀時期的轉折發生在三疊紀滅絕五大生物滅絕事件之一,全球陸地和海洋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探索相對較弱。重要原因是,海相形成比陸相形成更連續、更完整,植物化石儲存條件更為嚴格,科學家很難僅僅通過大型植物化石來恢複當時陸地生态環境的變化。
在四川盆地發現的孢子花粉化石彌補了這一空白,成為揭示古代環境的"解碼器"。
植物化石一般分為三類:葉化石、根化石和孢子花粉化石。前兩個很容易找到,但不容易儲存,特别是植物根,其中許多變成煤。然而,孢子花粉更容易儲存,因為它的個體和堅硬的外壁和耐酸堿性。
這些孢子和花粉小于100微米大,隻有大約30微米小,必須用400倍的顯微鏡觀察,放大600倍才能清楚地成像。科學家有時不得不依靠一點運氣來找到它們。李立琴說,這次他們選擇了四川盆地東北邊緣的大量含煤地層,根據周圍岩石的岩石特征圈出一個粗糙的範圍,然後收集了大量的岩石樣本,然後進行實驗室酸處理、顯微鏡觀察和研究。最終,在一堆不起眼的石頭中發現了大量的花粉孢子化石。
"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,但蕨類植物和鑷子的花粉類型和相對含量在不同的地層中差異很大。王永東解釋說,這表明氣候環境存在微妙的變化,在整體溫暖的氣候中,存在相對溫暖的階段。
經過對化石标本的進一步詳細的地質調查和分析,他們得出了一條規則:在三疊紀晚期,真正的蕨類植物占主導地位,以雙扇蕨類植物,松柏和酸菜為代表,銀杏植物繁茂,以及少量種子蕨類植物,石松,苔藓和楔葉植物。在三疊紀晚期末期,松柏、酸菜和銀杏植物占主導地位,松柏的棕榈鱗冷杉開始出現,蕨類植物較少。到三疊紀-侏羅紀過渡期,植物多樣性較低,隻有少數蕨類植物占優勢。進入侏羅紀早期後,黃鐵、銀杏植株複蘇,松柏棕榈鱗冷杉豐富,蕨類植物以蕨類植物/貝殼為代表。
火山活動可能在古代引起氣候波動
地球上的氣候變化是周期性的和有規律的,人類現在正在經曆溫室效應,找出這些進化定律可以幫助我們找到積極應對氣候變化的方法。
"過去,許多人認為三疊紀末期,地球開始出現溫室環境,導緻大量動植物滅絕。我們的研究更精确地分析了大滅絕前六百萬年的氣候變化,發現該地區經曆了溫暖,潮濕(短期冷卻) - 幹式冷卻 - 溫度恢複曲線波動。王永東告訴記者。
王永東介紹:"三疊紀末期,歐洲大陸和非洲大陸的提斯海西海岸出現了大面積的火山集中噴發活動,這些地區被雲霧缭繞的火山灰籠罩,大量的二氧化硫進入海中,造成酸化和缺氧, 76%的海洋物種是以滅絕,陽光受到煙塵和火山灰引起的溫度迅速下降,然後由于火山排放,二氧化碳在短時間内積聚在大氣中,然後溫度迅速恢複。"
雖然四川盆地位于特提斯海的東海岸,但科學家此前認為它受火山活動的影響很小。但随着地質記錄的完善和測試方法的改進,科學家們在四川盆地的幾個地區發現了火山活動的"痕迹",這表明灰燼從特提斯洋西緣逐漸擴散可能導緻這些地區的氣候變化和波動,進而影響陸地生态系統及其環境。 以及生物群多樣性的變化。
"四川省玄涵地區三疊紀-侏羅紀過渡蕨類植物的三縫孢子峰、晚期三疊紀末期的短期降溫以及侏羅紀早變暖的趨勢與幾個全球代表性剖面的結果一緻,特别是在特提斯洋的西部邊緣,揭示了三疊紀至侏羅紀之交的全球陸地古代植被和古氣候變化,"王說。
本研究是中國南方三疊紀-侏羅紀轉孢子菌群最翔實的高分辨率記錄。"了解古氣候演化的特征有助于我們了解地球氣候演化的規律。王永東說,地球的氣候變化是周期性的、有規律的,比如恐龍時代的地球經曆了一次大規模的火山爆發,引發溫室效應。目前,人類也在經曆溫室效應,找出這些進化規律,可以幫助我們更好地了解地球,尋找積極應對氣候變化的方法。
解讀
孢子化石"說什麼"
傍晚三折
真正的蕨類植物占主導地位,以雙扇蕨類植物,松柏和麒麟為代表,銀杏植物茁壯成長,以及少量種子蕨類植物,石松,苔藓和楔葉植物。
傍晚結束
松柏和酸菜、銀杏植物都有優勢,松柏棕榈鱗冷杉開始出現,蕨類植物較少。
三疊紀-侏羅紀過渡
植物多樣性低,隻有少數蕨類植物占主導地位。
早期侏羅紀
蘇鐵、銀杏植恢複、松柏棕榈鱗冷杉豐富、蕨類植物以科/殼部為代表。
問題
你如何儲存它?
孢子和花粉儲存得更好,因為它們非常小,外壁足夠堅硬,很容易被埋在水下沙子中。您如何得出結論?
這些孢子和花粉小于100微米大,隻有大約30微米小,必須用400倍的顯微鏡觀察,放大600倍才能清楚地成像。通過成像發現,不同地層的數量和類型波動較大,表明它們在不同時期具有支配地位,進而判斷了氣候變化。
新聞背景
五大滅絕事件
科學家普遍認為,地質記錄中有五次大滅絕事件。按時間順序:
奧陶時代已經滅絕
大規模滅絕發生在4.431億年前至4.429億年前之間。在此期間形成了大規模的冰蓋,總面積為1.5億立方公裡,是今天南極和北極冰蓋總面積的六倍多。當時,全球海平面驟降100至150米,絕大多數海洋生物遭受"滅絕",約56%的物種滅絕。
後期的泥盆被消滅了
它發生在3.72億年前,消滅了大約70%的無脊椎動物。化石孢子在泥漿和木炭時期存在了數千年,顯示出紫外線損害的迹象。科學家認為,紫外線爆炸可能是由一顆超新星引起的,這顆超新星在距離地球65光年的地方爆炸。
雙陸滅絕
這一具有2.52億年曆史的事件是五次大滅絕中最嚴重的一次,導緻98%的海洋生物和96%的陸地生命在50萬年内消失,大量生物"蒸發"。一些科學家認為,這場災難是由峨眉山超級火山的噴發和西伯利亞超級火山噴發引起的。
三疊紀消光
它發生在2.01億年前,估計有76%的物種消失了。這一事件是恐龍時代的曙光,當時早期的主龍,大多數拱形動物和大型兩栖動物滅絕,使恐龍在幾乎沒有陸地競争的情況下接管了陸地世界。科學家推測,大西洋中部的超級火山噴發是滅絕事件的原因。
白垩紀滅絕
這是最着名的事件,發生在6600萬年前,導緻地球上大約四分之三的動植物物種滅絕。在陸地上,非鳥類恐龍都滅絕了。這些動物的滅絕為哺乳動物的發展騰出了空間,地球的曆史進入了哺乳動物時代。專家認為,大規模滅絕是由一顆巨大的小行星或彗星撞擊地球引起的,這幾乎摧毀了全球環境。(高民芳,四川日報全媒體記者)
(李強強、高紅霞報道)