銅川地區野外照片

研究區域代表巖性和定年層位照片

研究剖面柱狀圖、末大滅絕明顯定年和化石層位圖

剖面產出的湖泊和森恢復各類代表性化石。A-C,林生 魚糞；D-E，魚糞切片；F和G，態系統需甲蟲；H，時間魚；I，疊紀介形蟲；J，末大滅絕明顯鱟蟲
（神秘的湖泊和森恢復地球uux.cn報道）據中國科學院南京地質古生物研究所：二疊紀末期（2.52億年前）發生了顯生宙最大的生物滅絕事件，引發了嚴重的海洋和陸地生態系統危機，約75％的陸地生物物種消失。大滅絕之后陸地生態系統需要多長時間才能恢復？近日，中國科學院南京地質古生物研究所科研團隊最新的研究發現，二疊紀末大滅絕之后湖泊和森林生態系統可能都需要長達1000萬年的時間才能明顯恢復，相關成果于2020年3月30日在線發表于國際知名期刊《地質學》（Geology）。
三疊紀早期極端的氣候環境，導致海洋生態系統在二疊紀末大滅絕事件之后的約800-1000萬年才得到明顯恢復。由于三疊紀早、中期深湖相沉積地層和化石記錄較為缺乏，我們對于湖泊生態系統的復蘇模式和時間了解較少。
近日，中國科學院南京地質古生物研究所“現代陸地生態系統起源與早期演化研究團隊”的研究生趙向東和鄭大燃博士在王博研究員和張海春研究員的指導下，與長慶油田解古巍工程師等合作，對鄂爾多斯盆地的中三疊統湖相沉積地層進行了系統研究，提出湖泊生態系統在中三疊世中期就顯示了明顯的恢復。同時，研究層位也是長慶油田的重要產油層，同位素年代學和地層學的研究結果也為精時地層對比和油氣資源勘探提供了新的定年和化石證據。
研究團隊在鄂爾多斯盆地南緣三條富含油頁巖和凝灰巖的剖面（霸王莊、馬莊和衣食村）進行了高精度的地層學、沉積學和古生物學研究，并對剖面中的火山灰、凝灰巖和凝灰質砂巖進行了鋯石鈾-鉛（U-Pb）定年，最終將湖相油頁巖底部年齡卡定在242Ma左右，歸于中三疊統銅川組。這套油頁巖是二疊紀末大滅絕之后已知最早的深湖相沉積，比之前的記錄向前推進了500萬年。
研究團隊在銅川組油頁巖中發現了較豐富的植物、介形蟲、葉肢介、鱟蟲、昆蟲、魚和魚糞等化石。其中最大的螺旋狀魚糞化石長達77毫米，表明當時湖泊中已存在體型較大的捕食性魚類。通過對部分魚糞化石進行切片，研究團隊在其中發現了雙翅目昆蟲的大顎。化石研究表明，當時的湖泊中已經出現了復雜的多層營養級的關系：其中的初級生產者為各種藻類；初級消費者主要是以藻類為食的介形蟲和昆蟲等動物；二級消費者包括各類水生肉食性昆蟲以及魚類等；頂級消費者為大型的捕食性魚類。這種生態類型與古生代湖泊中雙翅目幼蟲普遍缺失和水生甲蟲稀少的情況明顯不同，代表了一個典型的中生代湖泊生態系統。
在三疊紀最初的1000萬年內，世界各地的陸相地層中普遍缺失煤層，因此這段時期也被稱為“煤層缺失期”（Coal Gap）。通常認為中三疊世煤層的再次出現代表了大滅絕后森林生態系統的明顯恢復。在鄂爾多斯盆地，已知最古老的三疊系煤層產出自二馬營組的最上部，其年齡略老于銅川組油頁巖的年齡。研究結果表明復雜湖泊生態系統的復蘇與“煤層缺失期”的結束時間相吻合，表明湖泊和森林生態系統可能通過生物、物理和化學等作用緊密聯系在一起。總之，湖泊和森林生態系統可能都需要長達1000萬年的時間才能明顯恢復，比孢粉學數據推斷出的植物群落的恢復時間要長得多。
早三疊世炎熱的氣候會限制湖泊中的溶解氧含量，從而阻礙了生態系統的復蘇。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能會導致大氣CO2含量下降和全球降溫，從而改善了湖泊的生態條件。此外，火山灰給湖泊帶入豐富的營養物質，可能顯著提高了鄂爾多斯盆地古湖泊的初級生產力。因此，全球溫度降低和火山灰養分輸入可能共同促進了鄂爾多斯盆地古湖泊生態系統的繁盛。
相關研究工作由中國科學院和國家自然科學基金委共同資助。
論文信息：Zhao Xiangdong, Zheng Daran, Xie Guwei, Jenkyns H.C., Guan Chengguo, Fang Yanan, He Jing, Yuan Xiaoqi, Xue Naihua, Wang He, Li Sha, Jarzembowski E.A., Zhang Haichun, Wang Bo* (2020) Recovery of lacustrine ecosystems after the end-Permian mass extinction. Geology, doi:10.1130/G47502.1.
相關報道：地球用一千萬年“撫平傷痛”
（神秘的地球uux.cn報道）據新華日報（吳紅梅 謝詩涵）：在科幻電影《流浪地球》所描繪的未來世界中，太陽急速衰老膨脹，即將吞噬整個太陽系，而地球陷入極寒天氣，如同寒冰煉獄。實際上，這樣的想象并非沒有依據。人類出現之前，類似的極端氣候事件曾多次出現，漫長的歲月里，地球一次次承受著災變環境所帶來的生物滅絕重創。
生物大滅絕事件后地球陸地生態系統需要多長時間才能恢復？這個課題一直困擾著科學界。近期，中國科學院南京地質古生物研究所科研團隊最新的研究發現，二疊紀末大滅絕之后湖泊和森林生態系統可能需要長達一千萬年的時間才能明顯恢復，相關成果于3月31日在線發表于國際知名期刊《地質學》（Geology）。
極端天氣導致大滅絕 生物復蘇“道阻且長”
顯生宙（指“看得見生物的年代”）以來，地球上發生過五次生物大滅絕事件，例如，人們所熟知的恐龍滅絕發生于約6600萬年前的白堊紀生物大滅絕事件。而二疊紀末期生物大滅絕事件則被認為是顯生宙最大的生物滅絕事件。
“我們的這項研究正是聚焦于這場發生在2.52億年前的顯生宙規模最大的滅絕事件。”中國科學院南京地質古生物研究所現代陸地生態系統起源與早期演化研究團隊研究員王博解釋道，“這次大滅絕事件引發了嚴重的海洋和陸地生態系統危機，約80%的海洋生物和約75％的陸地生物物種消失，此后，地球上演化發展出了一直持續至今的現代生物群。”
為何會發生此次大滅絕？學界普遍認為是由西伯利亞大火成巖省的爆發，造成連鎖反應導致的。隨著大量的二氧化碳被注入到空氣中，導致全球變暖和酸雨的產生，酸雨殺死了陸地上的植物，使得陸地上發生了大規模的侵蝕作用。
“三疊紀早期極端的氣候環境，導致海洋生態系統在二疊紀末大滅絕事件之后的約八百萬到一千萬年才得到明顯恢復。”王博介紹說，由于三疊紀早、中期深湖相沉積地層和化石記錄較為缺乏，我們對于湖泊生態系統的復蘇模式和時間了解較少。
缺少化石記錄，就難以構成完整生物鏈，從而無法得出確切的恢復時間。為此，中國科學院南京地質古生物研究所現代陸地生態系統起源與早期演化研究團隊的研究生趙向東和鄭大燃博士在王博研究員和張海春研究員的指導下，與長慶油田解古巍工程師等合作，對鄂爾多斯盆地的中三疊統湖相沉積地層進行了系統研究。“十年來，在科研團隊不間斷的野外積累和室內分析工作之下，我們終于揭開了生物復蘇的一層神秘面紗。”
記錄向前推進五百萬年
湖泊中復雜食物網出現
三疊系地層構造簡單，層序清楚，蘊藏豐富礦產資源和化石資源，因此，鄂爾多斯盆地成為研究陸相三疊系層序地層和恢復古環境的關鍵地區。
“我們對鄂爾多斯盆地南緣三條富含油頁巖和凝灰巖的剖面（霸王莊、馬莊和衣食村）進行了高精度的地層學、沉積學和古生物學研究，并對剖面中的火山灰、凝灰巖和凝灰質砂巖進行了鋯石鈾-鉛（U-Pb）定年，最終將湖相油頁巖底部年齡卡定在242Ma左右，歸于中三疊統銅川組。”王博介紹，這套油頁巖是二疊紀末大滅絕之后已知最早的深湖相沉積，比之前的記錄向前推進了五百萬年。
在銅川組油頁巖中，研究團隊發現了較豐富的植物、介形蟲、葉肢介、鱟蟲、昆蟲、魚和魚糞等化石。有趣的是，團隊發現的最大的螺旋狀魚糞化石長達77毫米，表明當時湖泊中已存在體型較大的捕食性魚類。但根據目前發現的最大魚化石碎片推測出其體長僅250毫米，與魚糞化石所展現的魚的體型不相符。對此，趙向東表示：“這可能是由于大型魚類在沉積物中不易于保存成化石的緣故。”
通過對部分魚糞化石進行切片，研究團隊在其中發現了雙翅目昆蟲的大顎。“大顎的發現，是鄂爾多斯古湖泊中，魚類取食昆蟲幼蟲的直接證據。”王博說。
化石研究表明，當時的湖泊中已經出現了復雜的多層營養級的關系：其中的初級生產者為各種藻類；初級消費者主要是以藻類為食的介形蟲和昆蟲等動物；二級消費者包括各類水生肉食性昆蟲以及魚類等；頂級消費者為大型的捕食性魚類。這種生態類型與古生代湖泊中雙翅目幼蟲普遍缺失和水生甲蟲稀少的情況明顯不同，代表了一個典型的中生代湖泊生態系統。
為油氣勘探提供依據
古湖泊生態系統復蘇模式或揭曉
在三疊紀最初的一千萬年內，世界各地的陸相地層中普遍缺失煤層，因此這段時期也被稱為“煤層缺失期”。通常認為中三疊世煤層的再次出現代表了大滅絕后森林生態系統的明顯恢復。在鄂爾多斯盆地，已知最古老的三疊系煤層產出自二馬營組的最上部，其年齡略老于銅川組油頁巖的年齡。
依據油頁巖的出現時間，研究團隊建立了與海相生態系統復蘇相對應的“油頁巖缺失帶”，它與陸地上“煤層缺失帶”的時間相吻合，表明湖泊和森林生態系統可能通過生物、物理和化學等作用緊密聯系在一起，這也為油氣資源勘探提供了化石證據。
“總之，湖泊和森林生態系統可能都需要長達一千萬年的時間才能明顯恢復，比孢粉學數據推斷出的植物群落的恢復時間要長得多。”王博表示。
早三疊世炎熱的氣候會限制湖泊中的溶解氧含量，從而阻礙了生態系統的復蘇。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能會導致大氣CO_2含量下降和全球降溫，從而改善了湖泊的生態條件。此外，火山灰給湖泊帶入豐富的營養物質，可能顯著提高了鄂爾多斯盆地古湖泊的初級生產力。因此，全球溫度降低和火山灰養分輸入可能共同促進了鄂爾多斯盆地古湖泊生態系統的繁盛。
生物大滅絕帶來的“傷痛”，地球需要一千萬年才能夠撫平。這項研究發現給我們人類敲響了警鐘。王博認為，環境惡化，氣候多變，災害頻發，這些現象與人類的行為密切相關。人類對于自然的過度索取，不僅導致一些物種瀕臨滅絕，更破壞了人類自身的可持續發展。以史為鑒，我們要約束自身貪婪習性，與大自然和平相處，同時提高防災意識，共同保護好這個我們賴以生存的星球。
相關報道：生物大滅絕后，湖泊生態恢復需要多少年？
（神秘的地球uux.cn報道）據科技日報（張曄）：假如地球上演生物大滅絕，湖泊和陸地生態系統需要多久才能恢復？假如這個問題讓人難以回答，不妨把目光回溯到2.52億年前。那時，二疊紀末期的地球發生了顯生宙最大的生物滅絕事件，引發了嚴重的海洋和陸地生態系統危機，約75％的陸地生物物種消失。
中國科學院南京地質古生物研究所科研團隊最新的研究發現，二疊紀末大滅絕之后，湖泊和森林生態系統可能需要1000萬年才能明顯恢復，相關成果近日在線發表于《地質學》。
鄂爾多斯盆地下埋藏遠古湖泊
中國科學院南京地質古生物研究所現代陸地生態系統起源與早期演化課題組的研究生趙向東和鄭大燃博士在王博研究員和張海春研究員的指導下，與長慶油田解古巍工程師等合作，對鄂爾多斯盆地的中三疊統湖相沉積地層進行了系統研究。
他們在鄂爾多斯盆地南緣三條富含油頁巖和凝灰巖的剖面（霸王莊、馬莊和衣食村）進行了高精度的地層學、沉積學和古生物學研究，并對剖面中的火山灰、凝灰巖和凝灰質砂巖進行了鋯石鈾-鉛定年，最終將湖相油頁巖底部年齡卡定在242百萬年左右，歸于中三疊統銅川組。這套油頁巖是二疊紀末大滅絕之后已知最早的深湖相沉積，比之前的記錄向前推進了500萬年。
研究團隊在銅川組油頁巖中發現了較豐富的植物、介形蟲、葉肢介、鱟蟲、昆蟲、魚和魚糞等化石。其中最大的螺旋狀魚糞化石長達77毫米，表明當時湖泊中已存在體型較大的捕食性魚類。通過對部分魚糞化石進行切片，研究團隊在其中發現了雙翅目昆蟲的大顎。
化石研究表明，當時的湖泊中已經出現了復雜的多層營養級關系：其中的初級生產者為各種藻類；初級消費者主要是以藻類為食的介形蟲和昆蟲等動物；二級消費者包括各類水生肉食性昆蟲以及魚類等；頂級消費者為大型的捕食性魚類。
這種生態類型與古生代湖泊中雙翅目幼蟲普遍缺失和水生甲蟲稀少的情況明顯不同，代表了一個典型的中生代湖泊生態系統。
對三疊紀早中期湖泊生態復蘇模式還知之甚少
在三疊紀早期，地球仍處于極端的氣候中，陸地和湖泊生態系統不得不緩慢恢復。
王博研究員介紹，不同物種復蘇的時間不同，其中最快的是有孔蟲、菊石和牙形石，經歷1至2個百萬年就恢復至大滅絕前的水平，而海洋造礁生物和陸地森林大約需要長達1000萬年才能完成恢復，比孢粉學數據推斷出的植物群落的恢復時間要長得多。
由于三疊紀早、中期深湖相沉積地層和化石記錄較為缺乏，科學家對于湖泊生態系統的復蘇模式和時間了解較少。
從目前的地質勘探資料來看，在三疊紀最初的1000萬年內，世界各地的陸相地層中普遍缺失煤層，因此這段時期也被稱為“煤層缺失期”。
“通常認為，中三疊世煤層的再次出現代表了大滅絕后森林生態系統的明顯恢復。”王博研究員說。
在鄂爾多斯盆地，已知最古老的三疊世煤層產出自二馬營組的最上部，其年齡略老于銅川組油頁巖的年齡。研究結果表明復雜湖泊生態系統的復蘇與“煤層缺失期”的結束時間相吻合，表明湖泊和森林生態系統可能通過生物、物理和化學等作用緊密聯系在一起。
研究人員認為，早三疊世炎熱的氣候會限制湖泊中的溶解氧含量，從而阻礙了生態系統的復蘇。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能會導致大氣二氧化碳含量下降和全球降溫，從而改善了湖泊的生態條件。此外，火山灰給湖泊帶入豐富的營養物質，可能顯著提高了鄂爾多斯盆地古湖泊的初級生產力。因此，全球溫度降低和火山灰養分輸入可能共同促進了鄂爾多斯盆地古湖泊生態系統的繁盛。
同時，該研究層位也是長慶油田的重要產油層，同位素年代學和地層學的研究結果也為精時地層對比和油氣資源勘探提供了新的定年和化石證據。

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