2.52億年前，約81%的海洋物種、89%的陸地物種在二疊紀(jì)末大滅絕中永遠(yuǎn)消失。1月6日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員劉鋒宣布，臭氧層破壞導(dǎo)致二疊紀(jì)末陸地生物大滅絕的直接證據(jù)被發(fā)現(xiàn)。據(jù)悉，該研究成果為中科院南京地質(zhì)古生物研究所與英國、德國等同行合作產(chǎn)生，并于1月6日在國際知名期刊《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

作為顯生宙最大的一次滅絕事件，二疊紀(jì)末大滅絕事件的導(dǎo)火索早已在學(xué)界達(dá)成共識(shí)。大規(guī)模火山噴發(fā)導(dǎo)致的全球溫室氣體增加等環(huán)境變化被認(rèn)為是造成這場災(zāi)難性滅絕的主要原因，但影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境因素到底是什么？科學(xué)家們始終未能找到解開謎題的正確鑰匙。這時(shí)，該時(shí)期化石花粉粒中“防曬霜”含量的不正常變化引起了科學(xué)家們的注意。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

花粉粒中的“防曬霜”是為何物？劉鋒介紹，植物體進(jìn)行光合作用從而獲得生長能量，同時(shí)又要避免陽光中有害的紫外線對植物體中遺傳信息的破壞，尤其是對植物生殖細(xì)胞——孢子和花粉的威脅。對此，陸生植物開始“自我進(jìn)化”，在孢子和花粉的外壁形成大量化合物香豆酸和阿魏酸，這樣就擁有了“防曬”功能。這些“防曬霜”化合物可抵抗紫外線造成的氧化，從而為陸生植物的傳播和繁衍提供了天然保護(hù)層。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

隨著一些畸形孢子和花粉在陸相二疊—三疊紀(jì)過渡剖面中被發(fā)現(xiàn)，二疊紀(jì)末期大滅絕期間紫外線輻射增加的秘密也逐漸浮出水面。一些孢粉學(xué)家推測，西伯利亞大火成巖省噴出的鹵族元素造成全球臭氧層破壞，誘發(fā)紫外線輻射增加，從而造成孢子或花粉的畸變。劉鋒告訴記者，現(xiàn)代植物學(xué)家已經(jīng)觀察到植物體可以根據(jù)周圍紫外線輻射環(huán)境，自動(dòng)調(diào)節(jié)其生殖細(xì)胞外壁“防曬霜”的含量�！耙虼耍碚撋衔覀兛梢酝ㄟ^測定孢子和花粉中‘防曬霜’的含量，反推地質(zhì)歷史時(shí)期大氣紫外線輻射強(qiáng)度�！�zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

然而，干旱、空氣污染以及植物體的外傷等等都可能成為花粉和孢子畸形的“真兇”，單憑在陸相二疊—三疊紀(jì)過渡剖面發(fā)現(xiàn)的少量畸形孢子和花粉并不能直接證明二疊紀(jì)末期大滅絕期間是全球臭氧層空洞引起的紫外線輻射增加。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“我們從西藏日喀則市扎西宗鄉(xiāng)曲宗村曲布剖面上獲取了1011粒阿里型花粉化石，全部是一粒一粒從顯微鏡下挑出來的。”面對極小的樣本，劉鋒和團(tuán)隊(duì)成員的挑樣工作變得極其艱難。為了提高挑樣速率，他們采用了最先進(jìn)的Eppendorf細(xì)胞操作工具，但由于經(jīng)費(fèi)有限沒有買Eppendorf電子操作手臂，所以只能用手控制毛細(xì)管去挑選孢粉。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“第一次操作手抖得厲害，第一天就被我們撞碎了三根毛細(xì)管。每根管售價(jià)1500元，可讓我們心疼壞了�！焙髞�，劉鋒和學(xué)生們經(jīng)過無數(shù)次的練習(xí)，手臂抖動(dòng)幅度控制在幾微米級(jí)內(nèi)。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

隨著研究的進(jìn)行，這1011粒阿里型花粉化石終于給劉鋒團(tuán)隊(duì)的研究帶來了“意外之喜”。他們利用傅里葉變換紅外光譜對其中的香豆酸和阿魏酸進(jìn)行了定量測量，在花粉產(chǎn)出的紅外光譜大數(shù)據(jù)分析結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)在二疊紀(jì)末大滅絕期間地層中花粉外壁的香豆酸和阿魏酸含量明顯高于滅絕前后化石花粉中該化合物的含量。這也就意味著，二疊紀(jì)末期大滅絕期間全球紫外線輻射增加的現(xiàn)象得到了直接證明。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

很快，劉鋒等人的研究結(jié)論得到了進(jìn)一步印證。研究團(tuán)隊(duì)在對剖面地層的有機(jī)碳同位素和汞的濃度進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)指標(biāo)的異常波動(dòng)與化石花粉中出現(xiàn)大量香豆酸和阿魏酸的層位基本相當(dāng)，這說明劇烈的火山活動(dòng)很可能是二疊紀(jì)末期全球紫外線輻射增加的“幕后黑手”。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

紫外線的大幅增強(qiáng)注定會(huì)激起陸地生態(tài)系統(tǒng)惡化的“多米諾骨牌效應(yīng)”，植物體則是倒下的第一張牌。劉鋒進(jìn)一步解釋，紫外線不僅對植物的生殖細(xì)胞具有很強(qiáng)的殺傷作用，同時(shí)也會(huì)對植物體葉肉細(xì)胞造成破壞。面對紫外線的侵襲，植物體只能在其葉片中大量合成葉黃素、香豆酸和阿魏酸等，抵御紫外線對葉肉細(xì)胞的破壞。但也只是道盡途窮之舉，葉綠素合成的減少致使光合作用減弱，從而導(dǎo)致溫室氣體吸收能力減弱，二疊紀(jì)末期火山噴發(fā)引起的全球溫室氣體劇增。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

同時(shí)，食草動(dòng)物以及昆蟲也由于難以消化葉肉中越來越多的葉黃素、香豆酸和阿魏酸而遭受致命打擊，“紫外線輻射的增加間接影響了陸地食物鏈，可能是導(dǎo)致二疊紀(jì)末陸地食草動(dòng)物以及昆蟲大滅絕的主要原因�！眲h說。zW9新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)