地球的呼吸仿佛被扼住——西伯利亚的超级地幔柱轰然爆发，熔岩如赤色洪流吞噬大地，天空被火山灰染成铅色。

约2.52亿年前，生命史上最严重的一次生物危机，二叠纪末大灭绝带来了地球生命史上最漫长的至暗时刻。这次生物危机导致当时海洋中80%以上的物种灭绝。然而，这次灭绝对陆地的影响至今仍存在诸多争论。

位于中国新疆吐哈盆地南桃东沟地区的一片陆地，首次被古生物学家证实为这场浩劫中的生命“避难所”。

这片生命绿洲不仅庇护植被逃过劫难，更推动生态系统在7.5万年内快速复苏，为理解地球生物存续与当代生态保护提供了关键线索。相关成果于3月13日发表于《科学进展》。 

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新疆南桃东沟地区二叠纪末大灭绝前（B）、二叠纪末大灭绝期间（A）和二叠纪末大灭绝后（C）陆地景观复原图。杨定华绘制

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破解孢粉化石密码

长期以来，二叠纪末大灭绝对陆地生态的影响争议不断，古生物学界的观点明显分两派。

一派学者认为，二叠纪末大灭绝期间，西伯利亚大火成岩省的喷发，给陆地生态系统带来野火、酸雨、有毒气体和紫外线辐射增加等环境灾难。另一派学者则认为导致大灭绝期间陆地环境灾难的因素在全球的分布受到不同纬度大气环流的制约，难以引起像海洋一样的全球性环境灾难。

除此之外，还有一部分学者则提出折中假说：认为在大灭绝期间，内陆地区可能存在一些避难所，保护了陆地植被免受二叠纪末大灭绝期间环境灾难的影响，保存了陆地植被的多样性。

然而，古生物学家一直没能找到确凿的化石证据，来证明这些陆地生命绿洲的存在。

论文第一作者、中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称南京古生物所）博士彭辉平介绍，他们对我国新疆吐哈盆地西缘出露的南桃东沟剖面中产出的孢粉化石进行了详细研究，发现了二叠纪末大灭绝并没有打断这些孢粉化石的演化——这里就是大灭绝期间的一处陆地“避难所”。

通过与利用该剖面上发现的多层火山灰高精度CA-ID-TIMS铀—铅同位素年龄建立的贝叶斯年龄模型的对比，发现桃东沟地区从二叠纪末大灭绝前16万年一直到大灭绝结束后的16万年，当地一直存在繁盛的临水蕨原和松柏类森林。即这些森林在南桃东沟地区的延续，并未被二叠纪末大灭绝打断。

引人注意的是，新疆吐哈盆地与导致二叠纪末生物大灭绝的主要诱因——西伯利亚大火成岩省——距离很近，看似最危险的地方却出现了陆地植被的避难所，成为陆地其他生物快速复苏的“生态绿洲”。

“导致生物灭绝的环境因素在陆地的分布，或许受到不同纬度大气环流和局地气候的限制。表面上最危险的地方反而可能最为安全。”论文通讯作者、南京古生物所研究员刘锋告诉《中国科学报》。

谨慎证实“生态绿洲”

自2019年开始，彭辉平即在刘锋指导下，与该所研究员万明礼、美国密苏里科技大学教授杨晚以及中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员刘俊合作推进该研究。

科研人员根据部分与孢粉化石同层原位保存的、具有复杂根系结构的松柏类树干化石和蕨类茎秆化石的研究表明，南桃东沟剖面发现的大量孢粉化石并非再沉积的产物，而是当地植被产生的。

经过对南桃东沟二叠纪末大灭绝前后地层中保存的孢粉化石属种多样性统计，科研人员在已发现的33个孢粉属中，并未发现大灭绝导致任何一个孢粉属灭绝。如果将全球其他地区的孢粉数据纳入考虑，南桃东沟剖面记录的孢粉化石种在大灭绝后真正灭绝的可能仅为21%，远低于海洋生物在同期的灭绝率。

一系列证据表明，新疆吐哈盆地南桃东沟地区在二叠纪大灭绝期间并未出现明显的陆地植被大灭绝现象。

“我们对这一结果持谨慎态度，甚至怀疑剖面可能因构造原因发生了地层倒转。”彭辉平介绍，由于与以往所有研究结果截然不同，2022年研究完成后，研究团队没有马上发表研究成果，直到2023年疫情过后，他们沿着地层界线从西向东反复勘察和对比，确认了地层层序完全正常。

并且，为进一步验证结果的可靠性，他们还在2019年原采样点以东200米处的一条平行剖面上，重新采集了孢粉样品并进行分析，分析结果与2019年的数据完全一致，才着手准备论文发表工作。

半湿润半干旱气候稳定或为成因

尽管“避难所”形成的原因尚未完全明确，但通过与中桃东沟地层剖面的古土壤减钾风化指数对比，研究人员认为，该地区在二叠纪末大灭绝前后一直保持着半湿润至季节性干旱的气候环境，年降雨量稳定在1000毫米左右。这种稳定的气候是南桃东沟植被得以生存的关键因素。

科研人员在南桃东沟剖面发现与孢粉和植物化石同层保存的大量四足动物骨骼化石表明，在二叠纪末大灭绝结束后仅7.5万年，该地区已开始出现大量食草四足动物水龙兽和食肉动物迟滞鳄。这些动物的出现，表明当地已形成包括初级生产者、初级消费者和次级消费者在内的复杂陆地生态系统，多样性恢复的速度比其他地区快10倍以上。

这表示逃过二叠纪大灭绝的植被，对整个南桃东沟地区的陆地生态系统重建极为重要。

并且，由于这些四足动物在新疆地区较早地层中没有相关化石记录，科研人员认为，它们是二叠纪末大灭绝后从其他地区迁移而来。这说明在二叠纪末大灭绝后，南桃东沟相对其他地区具有更丰茂的水草和宜居的环境，为这些迁入动物的生存提供了必要条件，使它们能在大灭绝后的短短几万年内快速大量繁衍。

因而刘锋表示，二叠纪的陆地生态系统可能是独立于海洋生态系统的，也就是说，陆地上一些复杂的大气环流和局地气候，或许可以隔绝海洋变化对陆地的影响。这个发现将对二叠纪的生态研究带来影响，并为理解地球生物存续与当代生态保护提供关键线索。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.ads5614