微米级花粉化石告诉你 2亿年前四川盆地发生了什么

来源：科技日报

微米花粉化石告诉你2亿年前在四川盆地发生了什么

大约2亿年前，地球上发生了一个非常重要的进化事件。原本连接的欧洲-北美-南美-非洲联合古造口术解体，大西洋在中间开裂。在汹涌的大海中，数百公里的火山群出现，昼夜喷发，浓烟和火山灰覆盖天空，地质史上三叠纪末期的大规模灭绝事件开始了。

过去，对于三叠纪末期大规模灭绝对海洋生物造成的破坏，存在科学共识。然而，对于广袤土地生态的变化，有很多意见，并没有达成共识。科学家在欧洲和美洲只发现了几个保存完好的连续大陆沉积层，碎片化的化石证据使三叠纪末期的大规模灭绝事件变得可疑，无论是区域陆地生物替代还是全球陆地生态变化，这令人困惑。

自2007年以来，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王永东带领中生代植物与环境研究团队在四川盆地三叠纪侏罗纪地层开展多学科深入研究，取得了一系列新进展。

近日，国际地质学术期刊《三谷》发表重要研究成果：中国科学院南京地质古生物研究所研究员李立琴博士、王永东博士与国外同行合作，在川盆地东北缘玄汉七里峡段发现丰富的孢子花粉化石。正是这些肉眼无法直接看到的微化学宝石，获得了与世界各地多项横断面研究结果相一致的相关信息，揭开了三叠纪-侏罗纪之交古重力演替和古气候变化的奥秘。

三叠纪晚期的四川盆地曾经充满生机

三叠纪时期，可追溯到2.5亿至2.01亿年前，是中生代的第一个时代，爬行动物主导了这一时期，裸子植物迅速出现。

拥有40亿年历史的地球，从诞生之日起，板块运动就没有停止过，分裂着，融合着，让大陆的形态和地球的生态不断被重构。

在2亿多年前的三叠纪时期，东亚大陆与欧洲大陆没有联系，它们被浩瀚的特提斯洋隔开。海西运动后，许多槽被改造成山地系统，土地面积扩大，在平台区域产生了一些内陆盆地。华南四川盆地和西北新疆准噶尔盆地均位于特提斯洋东缘，华北板块与华南板块之间也有大量的水体。

四川盆地和准噶尔盆地是那个时期的典型例子，这些盆地的地理条件导致沉积相和生物群落的进一步变化。

"虽然这两个盆地的纬度不同，但它们都有潮湿的气候和肥沃的土壤，草繁茂，高大的裸子植物和低矮的蕨类植物在这里孕育了一个庞大的家族，如新芦苇，双扇蕨，苏铁，苏铁，苏铁等，以及森林中还出现了一些苔藓和石松植物。李立琴告诉《科技日报》记者，经过数亿年的地质运动，这些植物被埋在地下数百米甚至数千米，最终形成煤矿。

蕨类植物，又称羊牙植物，属于孢子植物。世界上约有12，000种蕨类植物，广泛分布在世界各地，特别是在热带和亚热带地区。我国约有2600种，主要分布在长江以南的省份和地区。最早的裸子植物可以追溯到泥盆纪，在3.4亿至3.95亿年前，它们主要依靠风授粉来繁殖后代，有一些昆虫授粉。

普通蕨类植物大多外观低，而银杏叶、针叶树、苏铁等蕨类植物是多年生木本植物，多为高大树木，两者的环境要求不同。裸子植物针叶树主要分布在温带和寒冷地区，苏铁属于热带和亚热带植物，银杏叶植物喜欢亚热带和凉爽的环境。大多数蕨类植物喜欢温暖潮湿的环境，而少数蕨类植物则耐旱。一般来说，蕨类植物更坚韧，更能耐受极端环境。

"我们的研究发现，当时川汉、广园、合川等地的河流、浅滩、泥炭沼泽密密麻密麻，周期性水涨跌倒，让许多植物的孢子和花粉落入水中聚集，为我们研究当时的陆地植物生态提供了良好的条件。"李立勤说。

微米大小的花粉化石揭示了古环境的变化

在2亿年前的三叠纪-侏罗纪之交，发生了Ezoogene五大灭绝事件之一，全球海洋和陆地生态系统受到严重破坏。与海洋相比，陆地生态系统三叠纪至侏罗纪之交的重大生物事件的勘探相对较弱，特别是对于东亚东部特提斯洋陆地生态系统的反应而言。重要原因是，海洋地层比大陆地层更连续、更完整，对植物化石的储存条件要求更高，有时科学家很难仅仅通过大型植物化石来还原当时陆地生态环境的变化。

在野外考察中，研究人员对徐家河组和珍珠冲组的形成进行了详细的调查，并采集了地层中岩石的样本，并将它们带回实验室进行分析和观察。

"孢子和花粉保存得很好，因为它们非常小，外壁足够坚硬，水将它们冲在一起，很容易被水下的沙子掩埋和保存。李立琴解释道。

这些孢子和花粉小于100微米大，只有30微米左右，必须在400倍显微镜的帮助下看清楚，放大600倍后才能清晰成像。但正是这些微化石成为揭示古代环境的解码器。

"我们注意到，虽然四川盆地的环境在大约2亿年前总体上是温暖潮湿的，但蕨类植物孢子和蕨类植物的花粉数量和类型在不同地层中波动明显，表明两者在不同时期具有主导地位。"王永东说。

经过进一步详细的地质调查和化石标本分析，他们得出了一个定律：在晚三叠纪，安乐死蕨类植物绝对占主导地位，以双扇蕨科为代表，针叶树和苏铁，银杏叶植物繁茂，还有少量种子蕨类植物，石松，苔藓和楔叶植物。在晚三叠纪末期，针叶树和苏铁以及银杏叶植物占主导地位，针叶树的棕榈鳞开始出现，蕨类植物较少。到三叠纪-侏罗纪过渡时期，植物多样性很低，只有少数蕨类植物占主导地位。进入侏罗纪早期后，苏铁和银杏叶卷土重来，针叶棕榈鳞冷杉科丰富，蕨类植物以栎树/贻贝蕨科为代表。

在三叠纪末期，全球气候发生了巨大变化

"过去，许多人认为，在三叠纪末期，地球开始出现温室环境，导致大量动植物灭绝。我们的研究更准确地分析了大规模灭绝前600万年的气候变化，发现该地区经历了暖湿度（短期降温）-干冷-温度恢复的曲线波动。王永东告诉记者。

王永东介绍："三叠纪末期，特提斯洋西海岸的欧洲大陆和非洲大陆有大面积的火山集中喷发，这些地区被覆盖天空的火山灰笼罩，大量二氧化硫进入海洋，造成海水酸化和缺氧， 超过90%的海洋生物灭绝，太阳被烟灰和火山灰阻挡，导致温度迅速下降，然后由于火山在大气中排放的二氧化碳不断积累，温度在短时间内迅速上升。"

虽然中国的四川盆地和准噶尔盆地位于特提斯洋的东海岸，但火山灰已经逐渐漂流到这里，导致这些地区的气候变化突然发生，进而影响了陆地生态系统。

三叠纪-侏罗纪过渡期的古气候变化，蕨类植物三孢子孢子明显达到峰值，晚三叠纪末期短期变冷，侏罗纪早变暖与世界各地特别是特提斯洋西缘的多个代表性剖面的结果相吻合，揭示了三叠纪和侏罗纪交界处的全球陆地古气候和古气候演替变化。

本研究是华南地区三叠纪-侏罗纪交汇处花粉菌群信息量最翔实的高分辨率记录，为陆地生态系统对三叠纪-侏罗纪之交重大地质事件的反应提供了重要证据。

记者 张晔