微米大小的花粉化石告诉你两亿年前四川盆地发生了什么

大约2亿年前，地球上发生了一个非常重要的进化事件。欧洲-北美-南美-非洲的古老大陆，最初是相连的，解体了，大西洋在中间裂开了。在汹涌的海水中，出现了数百公里的火山群，日夜喷发，烟雾和火山灰覆盖了天空，从而引发了地质史上三叠纪末的大规模灭绝事件。

过去，科学界对三叠纪末的大规模灭绝给海洋生物造成的严重损害已经达成共识。然而，对于这片广袤土地上的生态变化却有许多不同的看法。科学家在欧洲和美洲只发现了少数保存完好的连续大陆沉积地层。零碎的化石证据使得三叠纪末的大规模灭绝事件令人怀疑。无论是区域性的陆地生物替代还是全球性的陆地生态变化，都令人十分困惑。

2007年以来，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王永东带领中生代植物与环境研究团队，对四川盆地三叠系-侏罗系地层进行了多学科深入研究，并取得了一系列新进展。

最近，国际地学杂志《三古》发表了一项重要的研究成果：中国科学院南京地质古生物研究所李立勤博士和王永东研究员与国外同行合作，在四川盆地东北缘宣汉七里峡剖面发现了丰富的孢粉化石。正是这些微体化石不能被肉眼直接看到，从它们获得的相关信息与世界各地许多剖面的研究结果是一致的。这些研究揭示了三叠纪-侏罗纪之交古植被演替和古气候变化的奥秘。

四川盆地在晚三叠世充满活力

2.5亿至2.01亿年前的三叠纪，是中生代的第一个时期，爬行动物占主导地位，裸子植物迅速出现。

自从有40亿年历史的地球诞生以来，板块运动从未停止过，它时断时续，因此地球的形状和生态都在不断地被重建。

在两亿多年前的三叠纪，东亚大陆与欧洲大陆没有联系，浩瀚的特提斯海被分隔开来。海西运动后，许多地槽转化为山脉，陆地面积扩大，在地台区产生了一些内陆盆地。华南四川盆地和西北准噶尔盆地位于特提斯洋东缘，华北板块和华南板块之间有广阔的水域。

四川盆地和准噶尔盆地是这一时期的典型代表。这些盆地的地理条件导致了沉积相和生物圈的进一步变化。

“尽管这两个大盆地纬度不同，但它们都有湿润的气候和肥沃的水土。这里的植被茂盛，高大的裸子植物和低矮的蕨类植物在这里繁衍出巨大的家族，如新芦苇、双扇蕨、苏铁、苏铁等。一些苔藓和石松植物也出现在森林中。”李立勤告诉《科技日报》记者，经过数亿年的地质运动，这些植物被埋在地下数百米甚至数千米，最终形成了煤。

蕨类植物，也称为蕨类植物，属于孢子植物。世界上现存的蕨类植物约有12，000种，广泛分布于世界各地，尤其是热带和亚热带地区。中国约有2600种，主要分布在长江以南的省份。最早的裸子植物可以追溯到3.4亿至3.95亿年前的泥盆纪。它们主要依靠风授粉来繁殖后代，其中一些是由昆虫授粉的。

常见的蕨类植物大多形态低矮，而银杏、柏树、苏铁等植物都是多年生木本植物，大部分都是高大的树木，对环境有不同的要求。裸子植物中，针叶树主要分布在温带和寒带，苏铁属热带和亚热带植物，而银杏属植物更喜欢亚热带的温暖和凉爽环境。大多数蕨类植物喜欢温暖潮湿的环境，而少数是耐旱的。一般来说，蕨类植物有更强的生命力和对极端环境的耐受性。

“我们的研究发现，当时四川宣汉、广元和合川的河流、浅滩和泥炭沼泽人口密集，周期性的涨潮和落潮使许多植物孢子和花粉落入水中并聚集在一起，为我们研究当时陆生植物的生态提供了良好的条件。”李立勤说。

微米级孢粉化石揭示了古环境的变化

两亿年前三叠纪-侏罗纪之交，显生宙发生了五次灭绝事件之一，全球陆地和海洋生态系统遭到严重破坏。与海洋相比，三叠纪-侏罗纪之交陆地生态系统主要生物事件的研究相对薄弱，尤其是东亚陆地生态系统对东特提斯海的响应。重要原因是海洋地层比大陆地层更加连续和完整，植物化石的保存条件也更加严格，因此科学家有时很难仅通过大型植物化石来恢复当时陆地生态环境的变化。

在野外调查期间，研究人员对须家河组-珍珠冲组地层进行了详细的调查，对地层中的岩石进行了取样，并带回实验室进行分析和观察。

“孢子和花粉可以保存得很好，因为它们非常小，外壁也足够坚硬。此外，水流将它们冲刷在一起，很容易被水下的沙子掩埋和保存。”李立勤解释道。

这些孢子和花粉的大小不到100微米，只有30微米左右。它们只有用400倍的显微镜才能看清楚，放大600倍后才能清晰成像和拍照。但正是这些微体化石成为揭示古代环境的解码器。

“我们注意到，尽管四川盆地在2亿年前的环境总体上是温暖湿润的，但蕨类植物孢子和蝎子花粉的数量和种类在不同的地层中波动很大，这表明它们在不同的时期占优势。”王永东说道。

经过进一步详细的地质调查和化石标本分析，他们总结出一个规律：在晚三叠世，真正的蕨类植物占优势，以双扇蕨类植物为代表，针叶树、苏铁和银杏植物繁盛，有少量种子蕨类、石松、苔藓和楔形植物。晚三叠世末，针叶树、苏铁和银杏植物占优势，针叶树杉科开始出现，蕨类植物很少。三叠纪至侏罗纪的过渡时期，植物多样性较低，只有少数蕨类植物占优势。进入早侏罗世后，苏铁和银杏植物得到恢复，针叶树富含杉科植物。蕨类植物以桫椤科/枝孢科为代表。

三叠纪末，全球气候发生了巨大变化

“过去，许多人认为地球上的温室环境始于三叠纪末，这导致了大量动植物的灭绝。我们的调查和研究更准确地分析了灭绝前600万年的气候变化，发现局部地区经历了暖湿(短期降温)-干降温-升温的曲线波动。”王永东告诉记者。

王永东介绍：“三叠纪末，欧洲大陆和特提斯洋西岸的非洲大陆发生了大规模的火山爆发。这些地区被覆盖天空的火山灰所笼罩，大量二氧化硫进入海洋，导致海水酸化和缺氧。超过90%的海洋生物灭绝了。太阳被煤烟和火山灰遮挡，导致气温迅速下降。然后，由于大气中火山排放的二氧化碳不断积累，温度在短时间内迅速上升。”

中国四川盆地和准噶尔盆地位于特提斯洋东岸，但火山灰逐渐在此漂移，导致这些地区气候突变，进而影响陆地生态系统。

三叠纪-侏罗纪过渡时期蕨类植物三孢峰显著、晚三叠世末期短期降温、早侏罗世升温的古气候变化趋势与世界上许多代表性剖面的研究结果一致，特别是在特提斯洋西缘，揭示了三叠纪-侏罗纪之交全球陆地古植被和古气候的演替变化。

该研究是华南三叠纪-侏罗纪之交孢粉植物群研究中最详细、分辨率最高的记录，为古特提斯洋东缘东亚低纬度地区三叠纪-侏罗纪之交陆地生态系统对重大地质事件的响应提供了重要证据。