二叠纪末高温野火事件导致热带雨林生态系统崩溃

2.52亿年前的二叠纪末生物大灭绝严重破坏了海洋和陆地生态系统，导致约81%的海洋生物和89%的陆地生物在很短的时间内灭绝。近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队研究员张华、硕士研究生角升林和蔡垚峰博士，与南京大学及云南大学的合作者，通过高精度的生物标志化合物多环芳烃有机地球化学分析，证实二叠纪末存在大规模高温野火燃烧事件，为了解该时期陆地生态系统的崩溃过程提供了重要证据。研究成果于近日发表在国际知名期刊《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）上。

特提斯周缘强烈的酸性火山活动和西伯利亚大火成岩省通过释放大量温室气体和有毒气体，导致全球变暖，干旱和高温的气候条件使得野火事件显著增加。野火事件产生的多环芳烃（PAHs）有很强的化学惰性及生物惰性，能够在地层中长期稳定地保存，所以成为恢复古代野火历史最常用的一类指标。然而全球二叠纪-三叠纪转折期关于多环芳烃的研究多基于海相记录，对陆相材料的研究程度相对不足。因此，利用陆相记录深入研究该时期野火事件对了解二叠纪–三叠纪转折期陆地生态系统的崩溃和植被的演替过程具有重要意义。

此次科研团队利用中国华南海陆过渡相的冷清沟剖面钻探岩心开展了高精度的生物标志化合物多环芳烃有机地球化学分析。研究发现，在二叠纪–三叠纪转折时期，多环芳烃含量均显示较为一致的显著富集，并与有机碳同位素负异常呈耦合关系，揭示在该时期高温且干旱的古气候条件下，存在大规模高温野火燃烧事件。在这些多环芳烃化合物中，低分子质量的二苯并呋喃（DBF）等化合物主要来源于陆地植物多糖和木质素的生物降解，这些化合物在二叠纪–三叠纪转折期的异常富集，以及与燃烧源多环芳烃之间的协同变化，表明多环芳烃主要来源于陆地植物的高温野火燃烧，该时期的热带雨林植被系统为大规模野火燃烧提供了充足的燃料。

此外，早三叠世极低的多环芳烃含量和明显变化的多环芳烃参数指标表明，在经历陆地二叠纪末生物大灭绝事件后，陆地生态系统受到极大影响，分布于古特提斯洋东岸地区高度多样化的热带雨林消失，取而代之的是草本石松类植物所代表的“草地”植被系统，也在一定程度上印证了大羽羊齿植物群在二叠纪末期发生了“快速”的绝灭。

此项研究得到国家自然科学基金委重大项目和中国科学院先导专项的共同资助。

论文相关信息: Jiao, S.L., Zhang, H.*, Cai, Y.F., Chen, J.B., Feng, Z., Shen, S.Z., 2023. Collapse of tropical rainforest ecosystems caused by high-temperature wildfires during the end-Permian mass extinction. Earth and Planetary Science Letters. 614, 118193. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118193.

图1 贵州冷清沟HK-1钻孔岩芯样品、标准化合物、空白样品的芳烃组分