确定二叠纪末生物大灭绝发生及持续的精确时间

两亿多年前，地球生物遭遇了一次惨烈的“清洗”。火山喷发、气温骤升、海水缺氧、野火蔓延……仿佛在一瞬间，95%的海洋生物和75%的陆地生物灰飞烟灭，地球几乎成了不毛之地。

这场发生在二叠纪末的惨案，堪称地质史上最严重的一次超级生物灭绝事件。然而在时间这个问题上，二叠纪末生物大灭绝却一直与人类捉迷藏。
科学家们决计揭开这层神秘的面纱。经过近10年研究，一支由中科院南京地质古生物研究所研究员沈树忠领衔、22位中外科学家组成的研究团队终于确定了二叠纪末生物大灭绝发生及持续的精确时间，在广泛的地理范围内建立了大灭绝的突发式模式。相关论文已于近日在线发表于美国《科学》（Science）杂志。

借助化石“回到”史前

这可能是全世界学历最高的一支“流浪汉”队伍。在过去10年里，沈树忠沿着老一辈科学家的步伐，带着他的团队辗转西藏、华南等偏远地区，寻找地球历史最真实的记录者化石。

在20多条二叠—三叠系界线剖面中，研究人员开展了高分辨率生物地层研究，并与美国麻省理工学院同位素年龄实验室合作，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地质年龄测定。沈树忠说：“通过研究火山灰中的锆石等矿物，可以精确测定火山喷发的时间。”
在吃住于帐篷里的日子里，研究团队成员王玥等人还建立起一个由18条剖面、1450种化石组成的庞大数据库。在最新的计算机程序帮助下，他们逐一克服了研究程度差异、化石记录保存不完整性等难题，首次建立了多剖面复合的突发式综合生物大灭绝模式。

在高精度生物地层研究、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的“拷问”下，化石和火山灰终于“说出”了这个隐藏几亿年的秘密：二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前，在一段极其短暂的地质时间内，地球海、陆生态系统便全盘崩溃了。

“这次大灭绝历经的时间不超过20万年，灭绝速度远远快于之前已有的报道。”沈树忠告诉《科学时报》记者。

地球的“自杀式崩溃”

关于二叠纪末生物大灭绝发生原因的假说有很多，如火山喷发、行星撞击、海平面变化等，但始终没有定论。

但这一次，沈树忠等利用生物地层、地质年龄和化学地层等多方面证据，建立了可信的海陆生态系统变化直接对比关系，并得出在二叠纪末期，陆地和海洋生态系统同时遭到快速毁灭性打击，几乎同时崩溃的新判断。

研究过程中，碳同位素的离奇变化引起了研究小组的关注。他们发现，在短短一万到两万年内，地球的无机碳碳同位素出现了5‰的波动。“这样大幅度的变化说明大气中的二氧化碳含量等出现了快速变化，这意味着，全球生物多样性的大灾难来临了。”

二叠纪末，地下岩浆进入活跃期，大规模地下岩浆活动造成地表甲烷释放及火山喷发，使得大气二氧化碳浓度快速增加，温室效应加剧，海水缺氧，海洋生物大量灭绝。

与此同时，气候快速变暖并干旱化，全球范围内大规模森林野火事件频繁发生，以赤道地区大羽羊齿为代表的热带雨林植物群快速消亡。研究人员在大灭绝地层的植物化石中，也找到了树木燃烧的证据。森林破坏进一步造成地表风化加剧，地表土壤的保护系统也随即沦陷崩溃。

以史为鉴，人类似乎可以学到更多。“二叠纪末生物大灭绝的故事告诉我们，地球生态系统对地表环境恶化的反应也许是长期的。”沈树忠说，“然而，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崩溃。”

肆虐的野火熄灭后，地球进入了一个长达5百万年以上的生命萧条期。然而，这场浩劫也为后来者留下了巨大的生存空间。很快，恐龙开始在一个全新的地球上崭露头角。

科学时报 丁佳