古代植物逃脱了二叠纪末的大规模物种灭绝
在不同空间和时间尺度的化石中记录的地球生物多样性的变化揭示了物种出现和灭绝时的来往,并提供了物种和它们所居住的生态系统如何对扰动作出反应的见解。过去的这些模式提供的模型可以帮助我们理解地球上的生命将来会经历的变化。最终的二叠纪大规模灭绝,通常被称为大规模灭绝之母1,是这类研究的焦点。二叠纪末期,在2万至12万年的时间间隔内发生了大规模的灭绝浪潮,持续时间为2.989亿至2.519亿年。化石研究表明,超过90%的海洋无脊椎动物灭绝3由于地球上的条件极端扰动,包括强烈的火山活动。在自然通讯中写作,Fielding等。4和Nowak等人。5揭示了二叠纪末危机期间陆地植物的情况。这两种贡献都受到一系列数据的良好支持,两者都说明了一个略有不同的故事。
在最终二叠纪大规模灭绝期间陆地生态系统如何受到影响的程度不如海洋生态系统发生的变化那么明好。植物的化石记录以及它们支持的无脊椎动物和脊椎动物群落存在偏差,因为这些生物的保存潜力高度依赖于它们所居住的物理化学条件6。较大的植物成分,例如叶子或茎(大花序部分),很容易被分解,这种材料通常在生态系统中回收。相比之下,植物繁殖材料 - 孢子和花粉 - 受到防止降解的分子的保护。孢子和花粉每年产生的对数高于其他位于地上的植物部分,这有利于它们在更容易腐烂的植物结构中保存在沉积物中。
此外,灭绝事件发生时的岩石众所周知地是不完整的 - 古代岩石层7中可能缺少某些时期的沉积物。当这种保存化石部分的岩层的相对不完整性被添加到等式中时,解释在我们这个星球历史的这一关键事件中物种存在的模式变得复杂。
菲尔丁及其同事报告了一项区域性研究,该研究使用来自澳大利亚悉尼盆地的岩石层中的孢子,花粉和宏观遗骸的植物化石记录,其中据报道,二叠纪末危机事件发生时层层存在。作者提供了一个全面的数据集,其中包括在已知时间范围内对层,化石和地球化学的分析。综合他们的数据,作者提出,在二叠纪末海洋灭绝事件发生前约37万年,澳大利亚东部夏季气温短暂变化和季节性气温上升,导致了Glossopteris的区域性崩溃。菌群(图1)。这种灭绝植物的化石主要保存在古老的湿地中,是南半球主要的森林物种。其他南半球的记录似乎表明,在南极洲8的后三叠纪时期(持续时间在2.519亿和2.013亿年之间),Glossopteris存活了一段时间,尽管它们在三叠纪灭绝的时间尚不清楚。菲尔丁和同事使用了区域特定的Glossopteris崩溃作为植被如何应对当前全球变暖的一种情景。南半球的一个主要植物群体的区域性损失,其生长要求对气候变化高度敏感,特别是对其基本过程的温度要求,可能是植物群最终灭绝的预兆。
菲尔丁和他的同事发现的灭绝舌羊齿发生海洋灭绝事件约37万年之前,并且是与大规模的火山活动开始的时间一致,现在应该导致二叠纪记录其他地方调查,以确定是否有其他湿地植物的损失充当“煤矿中的金丝雀”。
一个长期持有的模型9,10对陆地生态系统的营业额和更换二叠纪和三叠纪的末端之间的物种(年251.9万元之间并围绕2.37亿年前)一直专注于对干旱化是全球趋势的影响。有人提出,在植物群落全球崩溃以及通过食物链9级联的物种大规模灭绝之后,中三叠世时期全球景观中的花卉物种发生了变化。对于Glossopteris的消亡菲尔丁及其同事发现,他们所在地区的干旱化趋势没有证据表明,在二叠纪末危机期间,一片炎热的陆地景观促使植物大规模灭绝。
菲尔丁及其同事的区域工作的结论得到了诺瓦克及其同事对全球范围内植物化石记录的全面分析的支持。作者分析了先前报道的植物化石的模式,从2.591亿年到大约2.37亿年前,跨越了二叠纪末的大规模物种灭绝和早三叠世。他们建立了一个数据库,其中包括超过7,300种植物大型化石的信息和近43,000种花粉或孢子的化石记录。到目前为止,这是在二叠纪末危机之前和之后为花卉分析生成的最全面的数据库。它汇集了许多古生物学家已经考虑过的证据,表明陆地植物大规模灭绝的趋势反映了海洋物种灭绝的现象9。
作者逐级介绍物种和属的水平,灭绝和周转模式(阶段是地质时间尺度的步骤)。虽然大型化石的物种多样性在2.519亿年前下降,但在整个时间间隔内属的多样性相对恒定。在研究的时间范围内,孢子和花粉代表的属的多样性保持不变,尽管Nowak等。注意到物种水平多样性在2.519亿年前略有下降。在具有花粉或孢子的植物群中,携带孢子的蕨类植物以及产生花粉的种子蕨类植物和苏铁类植物在此期间的多样性下降,而带花粉的针叶树和银杏的多样性增加。
与流行的智慧相反,诺瓦克及其同事证明,在地球最严重的生物危机期间,陆地植物并未经历大范围的灭绝。他们的结论类似于陆地脊椎动物的结论11。这就留下了二叠纪末期海洋物质灭绝与当时神秘的土地效应之间的关系,并且还在空中进行进一步的调查。