高纬度陆相盆地分子化石揭示早侏罗世托阿尔期气候变暖对陆地生态系统的深远影响

本研究聚焦早侏罗世托阿尔期大洋缺氧事件（T-OAE）对高纬度陆地生态系统的冲击。中国科学院等团队通过分析中国准噶尔盆地三工河组细粒沉积岩的有机地球化学特征，首次重建了北纬60°区域植被演替序列。研究发现负碳同位素偏移（N-CIE）期间，蕨类优势被松柏类裸子植物替代，事件后恢复蕨类主导，揭示了陆地植物对温室气候的适应性响应。该成果为预测未来气候变化下的生态演变提供了古环境档案，发表于《Global and Planetary Change》。

　　

约1.83亿年前的早侏罗世托阿尔期，地球经历了一场被称为"Jenkyns事件"的全球性环境剧变。这场与卡鲁-费拉尔大火成岩省（LIPs）火山活动相关的托阿尔期大洋缺氧事件（T-OAE），不仅导致海洋大面积缺氧和黑色页岩沉积，更引发了显著的温室气候效应。虽然海洋环境响应已有较深入研究，但高纬度陆地生态系统如何应对这一极端气候事件，始终是古环境研究中的关键空白。

中国准噶尔盆地下侏罗统三工河组的湖相沉积，恰如一部保存完好的"地质录像带"，记录了北纬60°高纬度地区对T-OAE的生态响应。研究团队采用有机地球化学分析技术，通过检测二环和三环芳烃馏分的分子化石，首次重建了这一关键时期陆地植被的演替轨迹。

研究主要运用了以下关键技术：1）对准噶尔盆地郝家沟和玛纳斯河剖面进行高分辨率采样；2）Rock-Eval热解分析测定总有机碳（TOC）、氢指数（HI）和氧指数（OI）；3）气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析分子化石组成；4）碳同位素（δ¹³C_org）测试追踪环境变化。

【地质背景】
准噶尔盆地位于古哈萨克斯坦板块，三工河组沉积时期处于温带潮湿气候带。盆地内发育的湖相细粒沉积岩为研究提供了理想材料。

【有机相特征】
Rock-Eval数据显示三工河组以III型有机质为主，T_max值（401-448°C）表明有机质成熟度适中，适合分子化石研究。

【碳同位素异常】
在下部地层发现约-6‰的显著负碳同位素偏移（N-CIE），上部地层存在-2‰的次要偏移，与全球T-OAE事件完美对应。

【植被演替】
分子化石记录揭示了三阶段生态响应：N-CIE前蕨类占优；事件期间松柏类、苏铁类裸子植物繁盛；事件后重新恢复蕨类优势。这种"蕨类-裸子植物-蕨类"的旋回，反映了植物群落对温室气候的适应性调整。

【结论与意义】
该研究首次证实T-OAE对高纬度陆地生态系统产生了深远影响：1）分子化石成功记录了植被对极端气候的响应模式；2）揭示了北半球高纬度生态系统的脆弱性；3）为预测未来气候变暖下的生物群落演变提供了地质参照系。Yan Wang和Jian Cao团队的工作，不仅填补了T-OAE陆地响应研究的空间空白，更开创了利用分子化石重建高纬度古生态的新途径。这些发现对理解地球系统碳循环与生物协同演化具有重要启示，相关成果发表于《Global and Planetary Change》。