銅川地區(qū)野外照片

研究區(qū)域代表巖性和定年層位照片

研究剖面柱狀圖、末大滅絕明顯定年和化石層位圖

剖面產(chǎn)出的湖泊和森恢復(fù)各類代表性化石。A-C,林生 魚糞；D-E，魚糞切片；F和G，態(tài)系統(tǒng)需甲蟲；H，時間魚；I，疊紀(jì)介形蟲；J，末大滅絕明顯鱟蟲
（神秘的湖泊和森恢復(fù)地球uux.cn報道）據(jù)中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所：二疊紀(jì)末期（2.52億年前）發(fā)生了顯生宙最大的生物滅絕事件，引發(fā)了嚴(yán)重的海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)危機，約75％的陸地生物物種消失。大滅絕之后陸地生態(tài)系統(tǒng)需要多長時間才能恢復(fù)？近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科研團隊最新的研究發(fā)現(xiàn)，二疊紀(jì)末大滅絕之后湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)可能都需要長達1000萬年的時間才能明顯恢復(fù)，相關(guān)成果于2020年3月30日在線發(fā)表于國際知名期刊《地質(zhì)學(xué)》（Geology）。
三疊紀(jì)早期極端的氣候環(huán)境，導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)在二疊紀(jì)末大滅絕事件之后的約800-1000萬年才得到明顯恢復(fù)。由于三疊紀(jì)早、中期深湖相沉積地層和化石記錄較為缺乏，我們對于湖泊生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇模式和時間了解較少。
近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所“現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化研究團隊”的研究生趙向東和鄭大燃博士在王博研究員和張海春研究員的指導(dǎo)下，與長慶油田解古巍工程師等合作，對鄂爾多斯盆地的中三疊統(tǒng)湖相沉積地層進行了系統(tǒng)研究，提出湖泊生態(tài)系統(tǒng)在中三疊世中期就顯示了明顯的天津包夜學(xué)生妹（電話微信181-2989-2716）一二線城市外圍模特伴游預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源恢復(fù)。同時，研究層位也是長慶油田的重要產(chǎn)油層，同位素年代學(xué)和地層學(xué)的研究結(jié)果也為精時地層對比和油氣資源勘探提供了新的定年和化石證據(jù)。
研究團隊在鄂爾多斯盆地南緣三條富含油頁巖和凝灰?guī)r的剖面（霸王莊、馬莊和衣食村）進行了高精度的地層學(xué)、沉積學(xué)和古生物學(xué)研究，并對剖面中的火山灰、凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖進行了鋯石鈾-鉛（U-Pb）定年，最終將湖相油頁巖底部年齡卡定在242Ma左右，歸于中三疊統(tǒng)銅川組。這套油頁巖是二疊紀(jì)末大滅絕之后已知最早的深湖相沉積，比之前的記錄向前推進了500萬年。
研究團隊在銅川組油頁巖中發(fā)現(xiàn)了較豐富的植物、介形蟲、葉肢介、鱟蟲、昆蟲、魚和魚糞等化石。其中最大的螺旋狀魚糞化石長達77毫米，表明當(dāng)時湖泊中已存在體型較大的捕食性魚類。通過對部分魚糞化石進行切片，研究團隊在其中發(fā)現(xiàn)了雙翅目昆蟲的大顎?；芯勘砻?，當(dāng)時的湖泊中已經(jīng)出現(xiàn)了復(fù)雜的多層營養(yǎng)級的關(guān)系：其中的初級生產(chǎn)者為各種藻類；初級消費者主要是以藻類為食的介形蟲和昆蟲等動物；二級消費者包括各類水生肉食性昆蟲以及魚類等；頂級消費者為大型的捕食性魚類。這種生態(tài)類型與古生代湖泊中雙翅目幼蟲普遍缺失和水生甲蟲稀少的情況明顯不同，代表了一個典型的中生代湖泊生態(tài)系統(tǒng)。
在三疊紀(jì)最初的1000萬年內(nèi)，世界各地的陸相地層中普遍缺失煤層，因此這段時期也被稱為“煤層缺失期”（Coal Gap）。通常認(rèn)為中三疊世煤層的再次出現(xiàn)代表了大滅絕后森林生態(tài)系統(tǒng)的明顯恢復(fù)。在鄂爾多斯盆地，已知最古老的三疊系煤層產(chǎn)出自二馬營組的最上部，其年齡略老于銅川組油頁巖的年齡。研究結(jié)果表明復(fù)雜湖泊生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇與“煤層缺失期”的結(jié)束時間相吻合，表明湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)可能通過生物、物理和化學(xué)等作用緊密聯(lián)系在一起?？傊?，湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)可能都需要長達1000萬年的時間才能明顯恢復(fù)，比孢粉學(xué)數(shù)據(jù)推斷出的植物群落的恢復(fù)時間要長得多。
早三疊世炎熱的氣候會限制湖泊中的溶解氧含量，從而阻礙了生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能會導(dǎo)致大氣CO2含量下降和全球降溫，從而改善了湖泊的生態(tài)條件。此外，火山灰給湖泊帶入豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可能顯著提高了鄂爾多斯盆地古湖泊的初級生產(chǎn)力。因此，全球溫度降低和火山灰養(yǎng)分輸入可能共同促進了鄂爾多斯盆地古湖泊生態(tài)系統(tǒng)的繁盛。
相關(guān)研究工作由中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委共同資助。
論文信息：Zhao Xiangdong, Zheng Daran, Xie Guwei, Jenkyns H.C., Guan Chengguo, Fang Yanan, He Jing, Yuan Xiaoqi, Xue Naihua, Wang He, Li Sha, Jarzembowski E.A., Zhang Haichun, Wang Bo* (2020) Recovery of lacustrine ecosystems after the end-Permian mass extinction. Geology, doi:10.1130/G47502.1.
相關(guān)報道：地球用一千萬年“撫平傷痛”
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)新華日報（吳紅梅 謝詩涵）：在科幻電影《流浪地球》所描繪的未來世界中，太陽急速衰老膨脹，即將吞噬整個太陽系，而地球陷入極寒天氣，如同寒冰煉獄。實際上，這樣的想象并非沒有依據(jù)。人類出現(xiàn)之前，類似的極端氣候事件曾多次出現(xiàn)，漫長的歲月里，地球一次次承受著災(zāi)變環(huán)境所帶來的生物滅絕重創(chuàng)。
生物大滅絕事件后地球陸地生態(tài)系統(tǒng)需要多長時間才能恢復(fù)？這個課題一直困擾著科學(xué)界。近期，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科研團隊最新的研究發(fā)現(xiàn)，二疊紀(jì)末大滅絕之后湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)可能需要長達一千萬年的時間才能明顯恢復(fù)，相關(guān)成果于3月31日在線發(fā)表于國際知名期刊《地質(zhì)學(xué)》（Geology）。
極端天氣導(dǎo)致大滅絕 生物復(fù)蘇“道阻且長”
顯生宙（指“看得見生物的年代”）以來，地球上發(fā)生過五次生物大滅絕事件，例如，人們所熟知的恐龍滅絕發(fā)生于約6600萬年前的白堊紀(jì)生物大滅絕事件。而二疊紀(jì)末期生物大滅絕事件則被認(rèn)為是顯生宙最大的生物滅絕事件。
“我們的這項研究正是聚焦于這場發(fā)生在2.52億年前的顯生宙規(guī)模最大的滅絕事件?！敝袊茖W(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化研究團隊研究員王博解釋道，“這次大滅絕事件引發(fā)了嚴(yán)重的海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)危機，約80%的海洋生物和約75％的陸地生物物種消失，此后，地球上演化發(fā)展出了一直持續(xù)至今的現(xiàn)代生物群。”
為何會發(fā)生此次大滅絕？學(xué)界普遍認(rèn)為是由西伯利亞大火成巖省的爆發(fā)，造成連鎖反應(yīng)導(dǎo)致的。隨著大量的二氧化碳被注入到空氣中，導(dǎo)致全球變暖和酸雨的產(chǎn)生，酸雨殺死了陸地上的植物，使得陸地上發(fā)生了大規(guī)模的侵蝕作用。
“三疊紀(jì)早期極端的氣候環(huán)境，導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)在二疊紀(jì)末大滅絕事件之后的約八百萬到一千萬年才得到明顯恢復(fù)?！蓖醪┙榻B說，由于三疊紀(jì)早、中期深湖相沉積地層和化石記錄較為缺乏，我們對于湖泊生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇模式和時間了解較少。
缺少化石記錄，就難以構(gòu)成完整生物鏈，從而無法得出確切的恢復(fù)時間。為此，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化研究團隊的研究生趙向東和鄭大燃博士在王博研究員和張海春研究員的指導(dǎo)下，與長慶油田解古巍工程師等合作，對鄂爾多斯盆地的中三疊統(tǒng)湖相沉積地層進行了系統(tǒng)研究?！笆陙?，在科研團隊不間斷的野外積累和室內(nèi)分析工作之下，我們終于揭開了生物復(fù)蘇的一層神秘面紗。”
記錄向前推進五百萬年
湖泊中復(fù)雜食物網(wǎng)出現(xiàn)
三疊系地層構(gòu)造簡單，層序清楚，蘊藏豐富礦產(chǎn)資源和化石資源，因此，鄂爾多斯盆地成為研究陸相三疊系層序地層和恢復(fù)古環(huán)境的關(guān)鍵地區(qū)。
“我們對鄂爾多斯盆地南緣三條富含油頁巖和凝灰?guī)r的剖面（霸王莊、馬莊和衣食村）進行了高精度的地層學(xué)、沉積學(xué)和古生物學(xué)研究，并對剖面中的火山灰、凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖進行了鋯石鈾-鉛（U-Pb）定年，最終將湖相油頁巖底部年齡卡定在242Ma左右，歸于中三疊統(tǒng)銅川組?！蓖醪┙榻B，這套油頁巖是二疊紀(jì)末大滅絕之后已知最早的深湖相沉積，比之前的記錄向前推進了五百萬年。
在銅川組油頁巖中，研究團隊發(fā)現(xiàn)了較豐富的植物、介形蟲、葉肢介、鱟蟲、昆蟲、魚和魚糞等化石。有趣的是，團隊發(fā)現(xiàn)的最大的螺旋狀魚糞化石長達77毫米，表明當(dāng)時湖泊中已存在體型較大的捕食性魚類。但根據(jù)目前發(fā)現(xiàn)的最大魚化石碎片推測出其體長僅250毫米，與魚糞化石所展現(xiàn)的魚的體型不相符。對此，趙向東表示：“這可能是由于大型魚類在沉積物中不易于保存成化石的緣故?！?br>通過對部分魚糞化石進行切片，研究團隊在其中發(fā)現(xiàn)了雙翅目昆蟲的大顎。“大顎的發(fā)現(xiàn)，是鄂爾多斯古湖泊中，魚類取食昆蟲幼蟲的直接證據(jù)。”王博說。
化石研究表明，當(dāng)時的湖泊中已經(jīng)出現(xiàn)了復(fù)雜的多層營養(yǎng)級的關(guān)系：其中的初級生產(chǎn)者為各種藻類；初級消費者主要是以藻類為食的介形蟲和昆蟲等動物；二級消費者包括各類水生肉食性昆蟲以及魚類等；頂級消費者為大型的捕食性魚類。這種生態(tài)類型與古生代湖泊中雙翅目幼蟲普遍缺失和水生甲蟲稀少的情況明顯不同，代表了一個典型的中生代湖泊生態(tài)系統(tǒng)。
為油氣勘探提供依據(jù)
古湖泊生態(tài)系統(tǒng)復(fù)蘇模式或揭曉
在三疊紀(jì)最初的一千萬年內(nèi)，世界各地的陸相地層中普遍缺失煤層，因此這段時期也被稱為“煤層缺失期”。通常認(rèn)為中三疊世煤層的再次出現(xiàn)代表了大滅絕后森林生態(tài)系統(tǒng)的明顯恢復(fù)。在鄂爾多斯盆地，已知最古老的三疊系煤層產(chǎn)出自二馬營組的最上部，其年齡略老于銅川組油頁巖的年齡。
依據(jù)油頁巖的出現(xiàn)時間，研究團隊建立了與海相生態(tài)系統(tǒng)復(fù)蘇相對應(yīng)的“油頁巖缺失帶”，它與陸地上“煤層缺失帶”的時間相吻合，表明湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)可能通過生物、物理和化學(xué)等作用緊密聯(lián)系在一起，這也為油氣資源勘探提供了化石證據(jù)。
“總之，湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)可能都需要長達一千萬年的時間才能明顯恢復(fù)，比孢粉學(xué)數(shù)據(jù)推斷出的植物群落的恢復(fù)時間要長得多。”王博表示。
早三疊世炎熱的氣候會限制湖泊中的溶解氧含量，從而阻礙了生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能會導(dǎo)致大氣CO_2含量下降和全球降溫，從而改善了湖泊的生態(tài)條件。此外，火山灰給湖泊帶入豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可能顯著提高了鄂爾多斯盆地古湖泊的初級生產(chǎn)力。因此，全球溫度降低和火山灰養(yǎng)分輸入可能共同促進了鄂爾多斯盆地古湖泊生態(tài)系統(tǒng)的繁盛。
生物大滅絕帶來的“傷痛”，地球需要一千萬年才能夠撫平。這項研究發(fā)現(xiàn)給我們?nèi)祟惽庙懥司?。王博認(rèn)為，環(huán)境惡化，氣候多變，災(zāi)害頻發(fā)，這些現(xiàn)象與人類的行為密切相關(guān)。人類對于自然的過度索取，不僅導(dǎo)致一些物種瀕臨滅絕，更破壞了人類自身的可持續(xù)發(fā)展。以史為鑒，我們要約束自身貪婪習(xí)性，與大自然和平相處，同時提高防災(zāi)意識，共同保護好這個我們賴以生存的星球。
相關(guān)報道：生物大滅絕后，湖泊生態(tài)恢復(fù)需要多少年？
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)科技日報（張曄）：假如地球上演生物大滅絕，湖泊和陸地生態(tài)系統(tǒng)需要多久才能恢復(fù)？假如這個問題讓人難以回答，不妨把目光回溯到2.52億年前。那時，二疊紀(jì)末期的地球發(fā)生了顯生宙最大的生物滅絕事件，引發(fā)了嚴(yán)重的海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)危機，約75％的陸地生物物種消失。
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科研團隊最新的研究發(fā)現(xiàn)，二疊紀(jì)末大滅絕之后，湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)可能需要1000萬年才能明顯恢復(fù)，相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《地質(zhì)學(xué)》。
鄂爾多斯盆地下埋藏遠古湖泊
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化課題組的研究生趙向東和鄭大燃博士在王博研究員和張海春研究員的指導(dǎo)下，與長慶油田解古巍工程師等合作，對鄂爾多斯盆地的中三疊統(tǒng)湖相沉積地層進行了系統(tǒng)研究。
他們在鄂爾多斯盆地南緣三條富含油頁巖和凝灰?guī)r的剖面（霸王莊、馬莊和衣食村）進行了高精度的地層學(xué)、沉積學(xué)和古生物學(xué)研究，并對剖面中的火山灰、凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖進行了鋯石鈾-鉛定年，最終將湖相油頁巖底部年齡卡定在242百萬年左右，歸于中三疊統(tǒng)銅川組。這套油頁巖是二疊紀(jì)末大滅絕之后已知最早的深湖相沉積，比之前的記錄向前推進了500萬年。
研究團隊在銅川組油頁巖中發(fā)現(xiàn)了較豐富的植物、介形蟲、葉肢介、鱟蟲、昆蟲、魚和魚糞等化石。其中最大的螺旋狀魚糞化石長達77毫米，表明當(dāng)時湖泊中已存在體型較大的捕食性魚類。通過對部分魚糞化石進行切片，研究團隊在其中發(fā)現(xiàn)了雙翅目昆蟲的大顎。
化石研究表明，當(dāng)時的湖泊中已經(jīng)出現(xiàn)了復(fù)雜的多層營養(yǎng)級關(guān)系：其中的初級生產(chǎn)者為各種藻類；初級消費者主要是以藻類為食的介形蟲和昆蟲等動物；二級消費者包括各類水生肉食性昆蟲以及魚類等；頂級消費者為大型的捕食性魚類。
這種生態(tài)類型與古生代湖泊中雙翅目幼蟲普遍缺失和水生甲蟲稀少的情況明顯不同，代表了一個典型的中生代湖泊生態(tài)系統(tǒng)。
對三疊紀(jì)早中期湖泊生態(tài)復(fù)蘇模式還知之甚少
在三疊紀(jì)早期，地球仍處于極端的氣候中，陸地和湖泊生態(tài)系統(tǒng)不得不緩慢恢復(fù)。
王博研究員介紹，不同物種復(fù)蘇的時間不同，其中最快的是有孔蟲、菊石和牙形石，經(jīng)歷1至2個百萬年就恢復(fù)至大滅絕前的水平，而海洋造礁生物和陸地森林大約需要長達1000萬年才能完成恢復(fù)，比孢粉學(xué)數(shù)據(jù)推斷出的植物群落的恢復(fù)時間要長得多。
由于三疊紀(jì)早、中期深湖相沉積地層和化石記錄較為缺乏，科學(xué)家對于湖泊生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇模式和時間了解較少。
從目前的地質(zhì)勘探資料來看，在三疊紀(jì)最初的1000萬年內(nèi)，世界各地的陸相地層中普遍缺失煤層，因此這段時期也被稱為“煤層缺失期”。
“通常認(rèn)為，中三疊世煤層的再次出現(xiàn)代表了大滅絕后森林生態(tài)系統(tǒng)的明顯恢復(fù)?！蓖醪┭芯繂T說。
在鄂爾多斯盆地，已知最古老的三疊世煤層產(chǎn)出自二馬營組的最上部，其年齡略老于銅川組油頁巖的年齡。研究結(jié)果表明復(fù)雜湖泊生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇與“煤層缺失期”的結(jié)束時間相吻合，表明湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)可能通過生物、物理和化學(xué)等作用緊密聯(lián)系在一起。
研究人員認(rèn)為，早三疊世炎熱的氣候會限制湖泊中的溶解氧含量，從而阻礙了生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能會導(dǎo)致大氣二氧化碳含量下降和全球降溫，從而改善了湖泊的生態(tài)條件。此外，火山灰給湖泊帶入豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可能顯著提高了鄂爾多斯盆地古湖泊的初級生產(chǎn)力。因此，全球溫度降低和火山灰養(yǎng)分輸入可能共同促進了鄂爾多斯盆地古湖泊生態(tài)系統(tǒng)的繁盛。
同時，該研究層位也是長慶油田的重要產(chǎn)油層，同位素年代學(xué)和地層學(xué)的研究結(jié)果也為精時地層對比和油氣資源勘探提供了新的定年和化石證據(jù)。