微米级花粉化石告诉你2亿年前在四川盆地发生的事情

四川省宣汉市三叠纪-侏罗纪之交的代表性孢子化石

向受访者提供地图

大约2亿年前，地球上发生了一个非常重要的进化事件。最初连接的欧洲 - 北美 - 南美 - 非洲联盟的土地解体，大西洋在中间开裂。在汹涌的海水中，数百公里的火山群昼夜喷发，烟雾和灰烬遮蔽了天空，地质历史结束了三叠纪生物灭绝事件。

过去，科学界对三叠纪末期大规模灭绝对海洋生物造成的破坏达成了共识。然而，对于广袤土地生态的变化，存在着许多不同的观点。欧洲和美洲的科学家只发现了少数保存完好的连续陆地沉积地层，碎片化的化石证据令人怀疑三叠纪末期的大规模灭绝事件是区域陆基生物替代还是全球陆地生态变化。

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世代植物与环境研究团队，对四川盆地三叠纪侏罗纪地层进行了多学科深入研究，取得了一系列新进展。

近日，国际地球科学学术期刊《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李立勤博士、王永东研究员与国外同行合作，在东北边的川盆地七里峡段发现了丰富的孢子花粉化石。正是这些肉眼无法直接看到的微观物理石头，正在获得与世界各地几种剖面图的结果相同的信息，这些信息正在解决三叠纪 - 侏罗纪时期之交古代植被演替和古代气候变化的奥秘。

四川盆地在三叠纪晚期充满生机

在2.5亿至2.01亿年前，三叠纪时期是中生期的第一个时期，当时爬行动物占主导地位，裸茎植物迅速崛起。

拥有40亿年历史的地球，从诞生的那一天起，就没有停止过板块运动，分裂成整合，使大陆的形态和地球的生态不断重建。

2亿多年前，三叠纪时期，东亚大陆与欧洲大陆没有联系，它们被浩瀚的提斯洋隔开。海西运动后，许多槽被改造成山地系统，土地面积扩大，在台湾地区形成了一些内陆盆地。泉珠尔盆地位于中国南部的四川盆地和中国西北部的泉湖盆地，位于特提斯洋的东缘，华北板块和华南板块之间也有广阔的水域。

四川盆地和群措盆地是那个时期的典型代表，这些盆地的地理条件导致沉积相和生物圈的进一步变化。

"虽然两个盆地的纬度不同，但它们都有潮湿的气候，肥沃的土壤和水，茂密的植被，高大的裸植物和低矮的蕨类植物繁殖着巨大的家族，如新芦苇，双花楠，硫磺，硫磺等，以及苔藓和松树植物也出现在森林中。李立勤告诉科技日报，这些工厂经过数亿年的地质活动，被埋在地下数百米甚至数公里处，最终形成煤炭。

蕨类植物，也被称为羊齿植物，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。最早的裸株可以追溯到3.4亿至3.95亿年前，它们主要依靠风授粉来繁殖后代，并有一些昆虫授粉。

常见的蕨类植物大多是低调的，而银杏、松柏、苏打水等镊子都是多年木本植物，多为高大树木，两者都有不同的环境要求。裸株中的松柏主要分布在温带和寒冷地区，松柏属于热带和亚热带植物，银杏植物则位于温暖的热带环境中。大多数蕨类植物喜欢温暖潮湿的环境，而其他蕨类植物则耐旱。一般来说，蕨类植物更具弹性，更能抵抗极端环境。

"我们的研究发现，川汉、广园、合川等地的河流、浅滩和泥炭沼泽灯火通明，周期性的高潮和低潮让许多植物的孢子和花粉落入水中并聚集在一起，这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。

微米孢子化石揭示古代环境变化

2亿年前发生在三叠纪-侏罗纪之交的五次生物灭绝事件之一，已经摧毁了全球陆地生态系统。与海洋相比，陆地生态系统三叠纪至侏罗纪时期对重大生物事件的探索相对薄弱，特别是在东亚，对东部特提斯洋陆地生态系统反应的研究很少。重要原因是海相地层比陆相地层更连续、更完整，植物化石保存的条件更为严格，有时科学家很难通过大型植物化石来还原当时陆地生态环境的变化。

在实地考察期间，研究人员对正家河组（珍珠清洗组）的地层进行了详细调查，并从地层中采集了岩石样本，并将其带回实验室进行分析和观察。

"孢子和花粉保存得更好，因为它们非常小，外壁足够硬，水将它们冲刷在一起，很容易被埋在水下沙子中。李立琴解释道。

这些孢子和花粉小于100微米大，只有大约30微米小，必须用400倍的显微镜观察，放大600倍才能清楚地成像。但正是这些微物理石头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，但蕨类植物孢子和镊子中花粉的数量和类型在不同的地层中波动明显，表明两者在不同时期具有主导地位。"王永东说。

经过对化石标本的进一步详细的地质调查和分析，他们得出了一条规则：在三叠纪晚期，真正的蕨类植物占主导地位，以双扇蕨类植物，松柏和酸菜为代表，银杏植物繁茂，以及少量种子蕨类植物，石松，苔藓和楔叶植物。在三叠纪晚期末期，松柏、酸菜和银杏植物占主导地位，松柏的棕榈鳞冷杉开始出现，蕨类植物较少。到三叠纪-侏罗纪过渡期，植物多样性较低，只有少数蕨类植物占优势。进入侏罗纪早期后，苏蒂和银杏植物恢复，松柏棕榈树鳞片丰富，蕨类植物以蕨类植物/贝壳为代表。

三叠纪末期全球气候发生巨大变化

"过去，许多人认为三叠纪末期，地球开始出现温室环境，导致大量动植物灭绝。我们的研究更精确地分析了大灭绝前六百万年的气候变化，发现该地区经历了温暖，潮湿（短期冷却） - 干式冷却 - 温度恢复曲线波动。王永东告诉记者。

王永东介绍："三叠纪末期，欧洲大陆和非洲大陆的特提斯洋西海岸出现了大面积集中的火山喷发活动，这些地区被笼罩在天空覆盖的火山灰中，大量的二氧化硫进入海洋，造成酸化和缺氧， 因此90%以上的海洋生物灭绝，阳光因烟尘和灰烬而引起温度迅速下降，然后由于火山排放，二氧化碳在短时间内积聚在大气中，然后温度迅速恢复。"

虽然中国的四川盆地和泉湖盆地位于特提斯洋东岸，但火山灰在这里逐渐扩散，导致这些地区的气候突然变化，进而影响陆地生态系统。

研究发现，三叠纪-侏罗纪过渡期显著呈现出三叠纪孢子的峰值，晚期三叠纪末期的短期降温，以及侏罗纪早期变暖的古代气候变化趋势，与世界各地，特别是特提斯洋西部边缘的几种代表性剖面的结果一致， 并揭示了三叠纪-侏罗纪时期之交的全球陆基古代植被和古气候演替变化。

本研究是中国南方三叠纪-侏罗纪转孢子菌群资料最翔实的高分辨率记录，为三叠纪-侏罗纪时期之交陆地生态系统对重大地质事件的响应提供了重要证据。

（记者 张伟）