Science：生物大灭绝新模式

　　

生物通报道：来自中国科学院南京地质古生物研究所，麻省理工大学，中国科技大学等国内外研究人员组成的研究组发表了题为“Calibrating the End-Permian Mass Extinction”的文章，运用计算机定量优化方法，首次建立了多剖面复合的突发式综合生物大灭绝模式，确定二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前，历经时间不超过20万年，其灭绝速度远远快于前人已有的研究报道。这一研究成果公布在Science杂志上。

领导这项研究的是文章的第一作者和通讯作者之一：南京地质古生物研究所沈树忠研究员，其他两位通讯作者分别是南京地质古生物研究所王玥研究员，以及麻省理工的Samuel A. Bowring。沈树忠研究组主要从事二叠纪腕足动物化石系统分类学、生物大灭绝及其以后的复苏、定量生物古地理学、生物多样性和古环境学等方面的研究，曾在这方面发表过众多重要成果。

自地球上出现生物以来，发生过数次大的生物灭绝事件，而2亿5千万年前发生在二叠纪最末期的生物大灭绝，是地质历史时期最严重的超级生物灭绝事件，造成了约95%海洋生物和75%陆地生物物种的灭绝。由于这一事件发生及持续的精确时间，长期以来难以精确卡定，故灭绝的原因和模式，也难以确定。

沈树忠主持的南京古生物所晚古生代研究团队成员联合美国麻省理工学院、美国国家自然博物馆、美国加州大学等单位的22位科学家，历经近十年，对华南和西藏等地数十条二叠-三叠系界线剖面进行了精细研究，通过高精度的生物地层、火山灰高精度年龄测定和同位素地球化学等多学科交叉手段，揭示了二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前，并在20万年这样极其短暂的地质时间内，快速地造成了地球海、陆生态系统的全面崩溃。

研究人员在对华南和西藏地区二十余条剖面开展高分辨率生物地层研究的基础上，对分布在华南地区海陆相地层中的29个火山灰层，进行了系统采集和高精度的地质年龄测定。该研究建立了二叠纪-三叠纪之交1450种化石的翔实信息数据库，并运用计算机定量优化方法，克服研究程度差异和化石记录不完整性等所造成的偏差，首次建立了多剖面复合的突发式综合生物大灭绝模式，确定二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前，历经时间不超过20万年，其灭绝速度远远快于前人已有的研究报道。

同时，论文通过对我国西南地区多条海陆过渡相和陆相剖面的生物地层、火山灰的精确年龄、植物群和煤层分布、碳同位素变化、沉积特征等研究，首次从生物地层、地质年龄和化学地层等多方面，建立了可信的海陆生态系统变化的对比关系。提出当时位于赤道地区的以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群，在二叠纪末与海洋生物同时遭到快速毁灭性打击，为海、陆生态系统的同时崩溃提供了直接依据。

研究论文以广泛的野外地质工作为基础和大量数据为依据，在确立高精度时间框架的基础上，恢复了华南二叠纪末碳同位素变化的速度和幅度。根据计算，认为二叠纪末由于大规模地下岩浆活动造成地表甲烷释放以及火山喷发等的共同作用，使得当时大气二氧化碳浓度快速增加，温室效应加剧，海水缺氧，从而导致海洋生物大量灭绝。同时，全球气候快速变暖并干旱化，造成全球范围内大规模森林野火事件频繁发生，使得森林快速消亡。森林的破坏又造成地表风化加剧，地表土壤系统快速崩溃。从此，地球进入一个长达5百万年以上的生命萧条期。

该成果是迄今为止有关二叠纪末生物大灭绝事件研究时间精度最高、研究手段最为综合的一项原创性成果，使得过去关于二叠纪末生物大灭绝模式的许多观点亟待重新认识。这项研究还表明，地球生态系统对地表环境恶化的反应可以是长期的，但是，一旦环境压力超出生态系统的承受能力，地表生态系统会在很短的时间内快速崩溃。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Calibrating the End-Permian Mass Extinction

The end-Permian mass extinction was the most severe biodiversity crisis in earth history. To better constrain the timing, and ultimately the causes of this event, we collected a suite of geochronologic, isotopic, and biostratigraphic data on several well-preserved sedimentary sections in South China. High-precision U-Pb dating reveals that the extinction peak occurred just before 252.28 ± 0.08 Ma, following a decline of 2‰ in δ13C over 90,000 years, and coincided with a δ13C excursion of -5‰ that is estimated to have lasted ≤20,000 years. The extinction interval was less than 200,000 years, and synchronous in marine and terrestrial realms; associated charcoal-rich and soot-bearing layers indicate widespread wildfires on land. A massive release of thermogenic carbon dioxide and/or methane may have caused the catastrophic extinction.

作者简介：

沈树忠研究员
1989在中国矿业大学获得博士学位；
1989-1996；中国矿业大学讲师-副教授。
1996年10月被国家教委公派到日本新泻大学理学部做博士后。
1997年6月-2000年12月，澳大利亚Deakin大学生态与环境学院博士后。
2001年1月-今，中国科学院南京地质古生物研究所研究员、博士生导师。

主要从事二叠纪腕足动物化石系统分类学、生物大灭绝及其以后的复苏、定量生物古地理学、生物多样性和古环境学等方面的研究．1994年第一次赴西藏希夏邦马峰地区进行野外工作以后对喜马拉雅地区二叠纪地质产生浓厚兴趣．先后5次进入西藏进行野外地质工作，分别对藏南地区的色龙剖面、土隆剖面和珠穆朗玛峰地区的曲布剖面进行了详细的地层和古生物研究，发表了一系列论著，建立了喜马拉雅地区的高分辨率的二叠系－三叠系地层和地球化学剖面，基本阐明了南方高纬度地区的二叠纪末生物大灭绝模式。