約2億年前，地球發(fā)生了一次十分重要的演化事件。原本相連的歐洲-北美-南美-非洲聯(lián)合古陸解體，中間出現(xiàn)大西洋開(kāi)裂。滔滔海水之中，冒出綿延上百公里的火山群，它們夜以繼日地噴發(fā)，濃煙和火山灰遮天蔽日，地質(zhì)歷史上三疊紀(jì)末的生物大滅絕的序幕就此拉開(kāi)。

　　過(guò)去，科學(xué)界對(duì)三疊紀(jì)末生物大滅絕造成的海洋生物重創(chuàng)認(rèn)識(shí)已形成了共識(shí)。但是，對(duì)于廣袤陸地生態(tài)的變化卻是眾說(shuō)紛紜，莫衷一是。科學(xué)家們?cè)跉W洲、美洲僅找到少數(shù)保存較好的連續(xù)陸相沉積地層，支離破碎的化石證據(jù)讓三疊紀(jì)末生物大滅絕事件的探究疑點(diǎn)重重，究竟是區(qū)域性的陸地生物更替，還是全球性的陸地生態(tài)變化，讓人困惑不已。

　　從2007年起，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王永棟研究員就帶領(lǐng)中生代植物與環(huán)境科研團(tuán)隊(duì)，在四川盆地三疊系—侏羅系地層開(kāi)展了多學(xué)科的深入研究，陸續(xù)取得了系列新進(jìn)展。

　　近日，國(guó)際地學(xué)學(xué)術(shù)刊物《三古》刊發(fā)了一篇重要級(jí)的研究成果，李麗琴博士、王永棟研究員與國(guó)外同行合作，在四川盆地東北緣的宣漢七里峽剖面發(fā)現(xiàn)了豐富的孢子花粉化石。恰恰是這些用肉眼無(wú)法直接看到的微體化石，揭開(kāi)了三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交的古植被演替和古氣候變化之謎。

　　
 

　　宣漢七里峽須家河組地層剖面

　　晚三疊世的四川盆地生機(jī)盎然

　　三疊紀(jì)距今2.5億年至2.01億年，是中生代的第一個(gè)紀(jì)，爬行動(dòng)物是該時(shí)期的主宰者，裸子植物也迅速興起。

　　40億歲的地球，從它誕生的那一天起，板塊運(yùn)動(dòng)就沒(méi)有停止過(guò)，分分合合之中，讓大陸的形態(tài)與地球的生態(tài)不斷地重構(gòu)。

　　2億多年前的三疊紀(jì)，東亞大陸與歐洲大陸并未相連，它們中間隔著浩瀚的特提斯洋。海西運(yùn)動(dòng)以后，許多地槽轉(zhuǎn)化為山系，陸地面積擴(kuò)大，地臺(tái)區(qū)產(chǎn)生了一些內(nèi)陸盆地。位于我國(guó)華南地區(qū)的四川盆地和西北地區(qū)的新疆準(zhǔn)噶爾盆地與都位于特提斯洋的東緣，并且華北板塊與華南板塊中間也有一片廣袤的水域。

　　四川盆地和準(zhǔn)噶爾盆地就是那一時(shí)期的典型代表，這些盆地的地理?xiàng)l件導(dǎo)致沉積相及生物界產(chǎn)生了進(jìn)一步的變化。

　　“這兩大盆地雖然緯度不同，但是都有著濕潤(rùn)的氣候、肥沃的水土，這里草木茂盛，高大的裸子植物和低矮的蕨類(lèi)植物在此繁衍出龐大的家族，比如新蘆木、雙扇蕨、蘇鐵、蘇鐵杉等，還有一些苔蘚、石松植物也在森林中出現(xiàn)。”李麗琴告訴記者，這些植物經(jīng)歷了上億年的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)后，被埋藏在地下數(shù)百甚至上千米處，最終形成了煤炭。

　　蕨類(lèi)植物又稱羊齒植物，屬于孢子植物。世界現(xiàn)存蕨類(lèi)植物約12000種，廣泛分布在世界各地，尤以熱帶、亞熱帶地區(qū)種類(lèi)繁多。我國(guó)約有2600種，主要分布在長(zhǎng)江以南各省區(qū)。最早的裸子植物可追溯到3.4億年前至3.95億年之間的泥盆紀(jì)，它們主要依靠風(fēng)傳粉繁育后代，少數(shù)有昆蟲(chóng)傳粉，銀杏、松柏、蘇鐵都屬于祼子植物。

　　常見(jiàn)的蕨類(lèi)植物大多外形低矮，而祼子植物則是多年木本植物，大多是高大的喬木，兩者對(duì)環(huán)境的要求各不相同。裸子植物中的松柏類(lèi)主要分布于溫帶和寒帶，蘇鐵類(lèi)屬于熱帶、亞熱帶植物，而銀杏植物多喜亞熱帶溫涼環(huán)境。多數(shù)蕨類(lèi)植物喜歡溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境，少數(shù)則耐干旱�？偟膩�(lái)說(shuō)，蕨類(lèi)植物的生命力更為頑強(qiáng)，對(duì)于極端環(huán)境的耐受力更強(qiáng)。

　　“我們研究發(fā)現(xiàn)，四川宣漢、廣元、合川等地當(dāng)時(shí)河流、淺灘和泥炭沼澤環(huán)境密布，周期性的水漲潮退，讓許多植物的孢子、花粉飄落在水中，并匯集在一起，這為我們研究當(dāng)時(shí)的陸地植物生態(tài)提供了很好的條件。”李麗琴說(shuō)。

　　微米級(jí)的孢粉化石揭示古氣候變化

　　距今2億年前的三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交發(fā)生了顯生宙五大生物滅絕事件之一，全球海陸生態(tài)系統(tǒng)受到重創(chuàng)。

　　相比于海洋而言，對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交重大生物事件的探究相對(duì)薄弱，特別是針對(duì)處于東特提斯洋的東亞地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的研究甚少。

　　重要原因就是海相地層相對(duì)陸相地層更為連續(xù)完整，并且植物化石保存條件更為苛刻，科學(xué)家有時(shí)候很難只通過(guò)大型植物化石還原當(dāng)時(shí)的陸地生態(tài)環(huán)境變化。

　　研究人員們?cè)谝巴饪疾鞎r(shí)，對(duì)須家河組—珍珠沖組的地層進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查，把地層中的巖石取樣后帶回實(shí)驗(yàn)室分析和觀察。

　　

　　研究團(tuán)隊(duì)在野外考察

　　“孢子和花粉之所以能夠得到較好的保存，是因?yàn)樗鼈兎浅Ｐ�，而且外壁足夠�?jiān)硬，再加上水流將它們沖刷匯聚到一起，很容易被水下的沙土掩埋保存下來(lái)。”李麗琴解釋說(shuō)。

　　這些孢子和花粉大的不到100微米，小的僅有30微米左右，必須借助400倍的顯微鏡才能看清楚，放大600倍后才能清晰地成像拍照。但就是這些微體化石卻成為揭秘遠(yuǎn)古環(huán)境的解碼器。

　　

　　研究人員用顯微鏡觀察孢粉化石

　　“我們注意到，雖然四川盆地距今2億年左右的環(huán)境總體來(lái)說(shuō)是溫暖濕潤(rùn)的，但是在不同地層中，蕨類(lèi)植物的孢子與祼子植物的花粉數(shù)量和種類(lèi)卻出現(xiàn)大幅波動(dòng)，這說(shuō)明兩者在不同時(shí)期是分別占有優(yōu)勢(shì)地位的。”王永棟說(shuō)道。

　　經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查和化石標(biāo)本分析，他們總結(jié)出一個(gè)規(guī)律：

　　在晚三疊世，真蕨植物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)并以雙扇蕨科為代表，松柏類(lèi)植物和蘇鐵類(lèi)、銀杏類(lèi)繁盛，還有少量的種子蕨類(lèi)、石松類(lèi)、苔蘚類(lèi)和楔葉類(lèi)等。

　　在晚三疊世末，松柏類(lèi)和蘇鐵、銀杏類(lèi)植物占優(yōu)勢(shì)，松柏類(lèi)的掌鱗杉科開(kāi)始出現(xiàn)，蕨類(lèi)植物較少。

　　到了三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)過(guò)渡期，植物多樣性較低，僅以少數(shù)蕨類(lèi)植物占優(yōu)勢(shì)。

　　進(jìn)入早侏羅世后，蘇鐵、銀杏植物復(fù)蘇，松柏類(lèi)掌鱗杉科豐富，蕨類(lèi)植物以桫欏科/蚌殼蕨科為代表。

　　

　　四川宣漢地區(qū)三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交的代表性孢粉化石

　　三疊紀(jì)末的全球氣候劇變

　　“過(guò)去許多人認(rèn)為，三疊紀(jì)末期地球開(kāi)始出現(xiàn)溫室環(huán)境，導(dǎo)致大量動(dòng)植物滅亡。而我們的調(diào)查研究更加精準(zhǔn)地分析了大滅絕前六百萬(wàn)年的氣候變化，當(dāng)?shù)亟?jīng)歷了溫暖濕潤(rùn)（短期變涼）—干涼—溫度回升的曲線波動(dòng)。”王永棟告訴記者。

　　王永棟介紹：“三疊紀(jì)末期，特提斯洋西岸的歐洲大陸和非洲大陸出現(xiàn)了大區(qū)域的火山集中噴發(fā)活動(dòng)，這些地區(qū)籠罩在遮天蔽日的火山灰下，大量的二氧化硫進(jìn)入大海，造成海水酸化和缺氧，90%以上的海洋生物因此而滅絕，煙塵和火山灰遮擋了陽(yáng)光導(dǎo)致氣溫迅速下降，而后由于火山排放出的二氧化碳不斷在大氣層中累積，又讓氣溫在短時(shí)間內(nèi)快速回升。”

　　我國(guó)的四川盆地和準(zhǔn)噶爾盆地雖處在特提斯洋東岸，但是火山灰也逐漸飄散到這里，導(dǎo)致這些地區(qū)的氣候出現(xiàn)聚變，進(jìn)而影響到了陸地生態(tài)系統(tǒng)。

　　該研究發(fā)現(xiàn)的三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)過(guò)渡期顯著蕨類(lèi)三縫孢子峰值、晚三疊世末短期變冷以及早侏羅世變暖的古氣候變化趨勢(shì)，與全球多個(gè)代表剖面尤其是特提斯洋西緣地區(qū)的研究結(jié)果相吻合，揭示了三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交全球性的陸地古植被和古氣候演替變化。

　　這是我國(guó)華南地區(qū)三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交孢粉植物群研究最為翔實(shí)的高分辨率研究記錄，并為三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交重大地質(zhì)事件的陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)提供了來(lái)自古特提斯洋東緣東亞低緯度地區(qū)的重要證據(jù)。

　　“這些孢粉化石堪稱尋找地球資源的‘金鑰匙’，科學(xué)家通過(guò)研究這些微體化石就能解決油氣勘探和尋找能源的地層問(wèn)題。每種植物都有自己獨(dú)特生活習(xí)性和分布規(guī)律，根據(jù)所含孢粉化石及相關(guān)的巖性資料，就可以推測(cè)出地層單元形成的水體環(huán)境和氣候條件。”王永棟說(shuō)，油氣勘探的成功率在很大程度上取決于對(duì)地層認(rèn)識(shí)的程度，特別是對(duì)烴源巖和儲(chǔ)層質(zhì)量的認(rèn)識(shí)，因此，深入研究孢粉化石對(duì)油氣勘探也有十分重要的意義。