二疊紀(jì)末（約2.52億年前）的生物大滅絕是地球有生命以來(lái)最嚴(yán)重的一次生態(tài)危機(jī)事件，大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)被認(rèn)為是導(dǎo)致這次生態(tài)危機(jī)、環(huán)境快速惡化以及生物大滅絕的主要原因。然而，這次生態(tài)危機(jī)在不同緯度帶的響應(yīng)過(guò)程是否一致長(zhǎng)期以來(lái)并不清楚。解決爭(zhēng)議的關(guān)鍵是尋找當(dāng)時(shí)火山噴發(fā)落下的火山灰，對(duì)其中保存良好的鋯石，利用CA-ID-TIMS方法開展高精度鋯石U-Pb同位素測(cè)年，獲得不同地區(qū)生物大滅絕發(fā)生的精確地質(zhì)年齡，同時(shí)開展不同緯度帶的生物多樣性大數(shù)據(jù)研究。

以往的研究顯示位于南方高緯度帶的澳大利亞?wèn)|部陸地生物大滅絕發(fā)生在大約2.5231億年前，相對(duì)海洋生物大滅絕發(fā)生得更早。那么低緯度地區(qū)陸地生物大滅絕與海洋生物大滅絕發(fā)生的時(shí)間關(guān)系是怎樣的呢？我國(guó)西南地區(qū)是研究低緯度地區(qū)陸相生物大滅絕的理想地區(qū)，發(fā)育了連續(xù)的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交陸相、海陸過(guò)渡相地層，記錄了二疊紀(jì)末陸地生物大滅絕的發(fā)生過(guò)程。針對(duì)該科學(xué)問(wèn)題，沈樹忠院士團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年的努力，通過(guò)系統(tǒng)的野外火山灰樣品采集，團(tuán)隊(duì)成員赴美國(guó)麻省理工學(xué)院同位素實(shí)驗(yàn)室，利用CA-ID-TIMS方法對(duì)其中的鋯石開展了高精度U-Pb同位素年代測(cè)定，共獲得8個(gè)高精度地質(zhì)年齡。通過(guò)對(duì)年齡數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析以及全球?qū)Ρ龋状尉_限定了低緯度地區(qū)二疊紀(jì)末陸地生物大滅絕的時(shí)間和模式，揭示了低緯度地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)開始崩潰的時(shí)間比海洋生物大滅絕開始的時(shí)間推遲了至少6萬(wàn)年。另外，本次研究獲得的高精度年齡也精確地揭示了二疊紀(jì)末生物大滅絕隨緯度的發(fā)展次序，大滅絕最早在二疊紀(jì)長(zhǎng)興期末期開始于高緯度地區(qū)，逐漸推進(jìn)到中緯度地區(qū)，最終于三疊紀(jì)早期在低緯度地區(qū)結(jié)束。高緯度和低緯度的陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境惡化的響應(yīng)速度展現(xiàn)出較大差異，其時(shí)間差異長(zhǎng)達(dá)約65萬(wàn)年。研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)利用古生物大數(shù)據(jù)開展了全球生物多樣性緯度梯度變化研究，運(yùn)用多種統(tǒng)計(jì)方法估算不同古緯度帶的陸地生物滅絕率，結(jié)果顯示低緯度地區(qū)的生物滅絕不僅發(fā)生得較晚，滅絕率也相對(duì)較低，可能指示低緯度地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)抗環(huán)境壓力的能力更高。

地球生態(tài)系統(tǒng)在環(huán)境劇變時(shí)如何響應(yīng)是科學(xué)界和廣大民眾普遍關(guān)心的問(wèn)題。本項(xiàng)研究系統(tǒng)地揭示了二疊紀(jì)末不同緯度帶的陸地生態(tài)系統(tǒng)及海、陸生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境惡化都有不同的響應(yīng)速度，為深入解讀不同生態(tài)系統(tǒng)對(duì)二疊紀(jì)末大滅絕的響應(yīng)型式提供了新的線索。本項(xiàng)研究還表明地球生態(tài)系統(tǒng)在遭遇快速升溫等重大環(huán)境災(zāi)變時(shí)，由于兩極放大效應(yīng)，首先導(dǎo)致高緯度地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)的崩潰，而赤道地區(qū)由于生物多樣高，生態(tài)系統(tǒng)抗災(zāi)變能力強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)崩潰相對(duì)較晚，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。因此，在當(dāng)今地球正在遭受快速升溫的背景下，我們需要特別關(guān)注兩極地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢(shì)。

南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院的沈樹忠院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外多家單位合作，長(zhǎng)期致力于二疊紀(jì)末生物大滅絕的機(jī)制和模式研究，該研究成果于2月1日發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物《Science Advances》上。吳瓊博士為第一作者，現(xiàn)工作于南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州），南京大學(xué)的沈樹忠院士為通訊作者。合作單位包括中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所、美國(guó)麻省理工學(xué)院、美國(guó)國(guó)家自然歷史博物館、云南大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所等。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等多項(xiàng)科學(xué)基金的大力支持。

文章信息：

Qiong Wu, Hua Zhang, Jahandar Ramezani, Fei-fei Zhang, Douglas H. Erwin, Zhuo Feng, Long-yi Shao, Yao-feng Cai, Shu-han Zhang, Yi-gang Xu, Shu-zhong Shen*, 2024. The terrestrial end-Permian mass extinction in the paleotropics postdates the marine extinction.?Science Advances, 文章鏈接： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi7284.

圖1 沈樹忠院士與吳瓊博士等在貴州岔河剖面采集樣品

圖2 中國(guó)西南地區(qū)陸相火山灰CA-ID-TIMS鋯石206Pb/238U年齡

圖3 二疊紀(jì)末不同緯度帶陸地生態(tài)系統(tǒng)崩潰過(guò)程模式圖