距今约2.52亿年的二叠纪末大灭绝是寒武纪以来最严重的一次生物危机，大量研究表明这次危机导致了当时海洋中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。
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的环境灾难的影响，保存了陆地植被的多样性，使植被能在此连续演化，并在灭绝事件的环境灾难消退后快速复苏和辐射。
自2019年开始，中国科学院南京地质古生物研究所博士彭辉平在研究员刘锋的指导下，与中国科学院南京地质古生物研究所研究员万明礼、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，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，发现二叠纪末大灭绝期间的陆地“避难所”，成果于北京时间3月13日发表于《科学进展》（Science Advances）。
科研人员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。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不是再沉积的产物，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。在南桃东沟二叠—三叠纪之交地层中发现的约99种孢粉化石约有55%的孢粉属种在灭绝后消失，这暗示可能存在植物群灭绝，但当科研人员与全球和临近剖面的孢粉数据对比后发现，这55%消失的孢粉属种是由于区域环境波动，导致这些孢粉母体植物暂时迁出南桃东沟地区，因为这些消失的孢粉属种在世界其他地区甚至在临近的新疆其他同时代剖面的早三叠世地层中都大量存在。若将世界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。这一系列证据表明，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。
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75,000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。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。
根据之前主流观点认为，二叠纪末大灭绝导致陆地初级生产力大幅降低后，陆地生态系统的多样性需要超过100万年才能恢复到灭绝前的水平。但是，从南桃东沟剖面产出的化石表明，当地陆地生态多样性恢复的速度却比其他地区快10倍以上，这也反证了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。
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，南桃东沟在二叠纪末大灭绝后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。
科研人员通过与中桃东沟地层剖面古土壤基质的减钾风化指数对比发现，当地植被能够逃过二叠纪末大灭绝期间的环境灾难，主要与当地长期稳定的局地气候有关。根据中桃东沟剖面古土壤基质的减钾风化指数显示，该地区在二叠纪灭绝前后一直保持半湿润—季节性干旱气候，常年降雨维持在1000毫米左右。这种气候即使在二叠纪末大灭绝期间也保持稳定，是导致南桃东沟地区植被在二叠纪大灭绝中得以保存的主要原因。
最新研究显示，人类现在可能正处于地球第六次生物大灭绝中，在这次灭绝事件中，找到陆地生物的天然避难所对人类至关重要。新疆南桃东沟的化石证据表明，尽管新疆吐哈盆地在二叠纪末大灭绝期间与西伯利亚大火成岩省这一导致二叠纪末生物大灭绝的主要诱因距离很近，然而，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”。
这一发现启示我们：导致生物灭绝的环境因素在陆地的分布确实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。
本系列研究受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、第二次青藏高原综合科学考察研究和美国国家科学基金的联合资助。
文章信息：
Peng, H.P., Yang, W., Wan, M.L., Liu, J., Liu, F.*, 2025, Refugium amidst ruins: Unearthing the lost flora that escaped the end-Permian mass extinction. Science Advances. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.ads5614
在炎热的吐哈盆地南桃东沟剖面采集样品。↑
在新疆南桃东沟剖面二叠纪末大灭绝开始时期的地层中发现的裸子植物或种子蕨类的双气囊花粉。↑
在新疆南桃东沟剖面保存的四足动物骨骼化石，其出现年代约为二叠纪末大灭绝前15万年。↑
在南桃东沟剖面发现的松柏类树干化石，其出现年代为二叠纪末大灭绝开始时期。↑
左图显示的是在新疆桃东沟剖面发现的木贼类化石，其出现年代约为二叠纪末大灭绝后5万年。这些植物被认为是水龙兽（Lystrosaurs）——大灭绝后最常见的陆生四足动物的主要食物来源。木贼的大量存在为桃东沟地区在二叠纪末大灭绝后不久形成的多样化陆地生态系统提供了充足的食物。值得注意的是，这些古代木贼与如今常见于水边环境中的现代木贼类（右图）几乎完全相同。↑
在南桃东沟剖面采集岩石样本时，我们意外地在二叠纪—三叠纪界线附近发现了一枚四足动物骨骼化石。↑
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）↑
发现二叠至三叠纪之交陆地“生命绿洲”的南桃东沟剖面；黄点指示产出早三叠世铀-铅同位素年龄的火山灰层位；红星代表发掘出下图早三叠世完整的四足动物骨骼化石的层位。↑
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