現(xiàn)代人類(lèi)心理上最接近末日感受的時(shí)刻，或許就是當(dāng)末日預(yù)言蔓延之時(shí)。無(wú)論是遠(yuǎn)古文明的末日傳說(shuō)，還是各種未經(jīng)證實(shí)的末日傳聞，都讓許多人不禁開(kāi)始想象世界末日的景象。在電影中的一些末日?qǐng)鼍爸?，?dāng)全球被洪水吞噬，只有青藏高原因其高海拔成為“安全之地”。

縱使在科技發(fā)達(dá)的今日，當(dāng)災(zāi)難來(lái)臨，人類(lèi)也獨(dú)木難支，仍然需要尋找地理屏障的庇護(hù)。而在2.5億年前，當(dāng)生命經(jīng)歷史上最慘烈的生物大滅絕（二疊紀(jì)末大滅絕）時(shí)，世界上竟也有一些天然的“避難所”存在，用它們獨(dú)特的地理環(huán)境守護(hù)了毫無(wú)自保能力的遠(yuǎn)古生命，而其中一個(gè)庇護(hù)所，就位于我國(guó)新疆。

陸海殊途：陸地滅絕之謎的科學(xué)爭(zhēng)議

2.52億年前的地球，如同按下了“重啟鍵”。西伯利亞和其他地區(qū)的超級(jí)火山在那時(shí)噴發(fā)，持續(xù)數(shù)十萬(wàn)年，僅西伯利亞火山爆發(fā)的熔巖覆蓋面積就超過(guò)300萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于整個(gè)歐洲。巨量的二氧化碳和有毒氣體涌入大氣，造成極其嚴(yán)重的海洋酸化，導(dǎo)致地球上81%的海洋生物物種滅絕。

海洋遭受如此重創(chuàng)，陸地生態(tài)系統(tǒng)想必也難以幸免。然而，由于人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的保存陸地生物化石的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)界線(xiàn)地層非常罕見(jiàn)，缺乏證據(jù)，陸地生物的滅絕程度究竟如何，科學(xué)家們一直爭(zhēng)論不休。

有的說(shuō)陸地也一樣，因?yàn)槿B紀(jì)初地層中蕨類(lèi)植物、石松類(lèi)激增，暗示當(dāng)時(shí)由裸子植物和種子蕨組成的森林崩潰后，生長(zhǎng)迅速的“雜蕨”在荒地上大量生長(zhǎng)；有的說(shuō)沒(méi)那么糟糕，他們認(rèn)為，在不同緯度大氣環(huán)流的影響下，有毒物質(zhì)不能擴(kuò)散到世界各處，難以引起像海洋一樣的全球性環(huán)境災(zāi)難。還有觀點(diǎn)認(rèn)為，陸地也出現(xiàn)了滅絕，但許多看似滅絕的植物，其實(shí)在三疊紀(jì)再次出現(xiàn)，它們或許只是暫時(shí)受到了打擊，在沒(méi)有被破壞的“生命防空洞”里“隱居”，等待環(huán)境恢復(fù)。

大滅絕時(shí)期的哈吐盆地：末日浩劫中的生命綠洲

然而，要破解這場(chǎng)學(xué)術(shù)爭(zhēng)議，關(guān)鍵在于找到記錄滅絕全過(guò)程的連續(xù)地層。爭(zhēng)論不休的最主要原因，在于沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能夠提供直接證據(jù)的、在大滅絕期間持續(xù)存在的地層，科學(xué)家們只能根據(jù)間接的二疊紀(jì)、三疊紀(jì)地層來(lái)推測(cè)。

2025年3月，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所博士彭輝平在研究員劉鋒的指導(dǎo)下，與中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員萬(wàn)明禮、美國(guó)密蘇里科技大學(xué)教授楊晚以及中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所研究員劉俊合作，對(duì)我國(guó)新疆吐哈盆地西緣出露的南桃東溝剖面中產(chǎn)出的孢粉化石進(jìn)行了詳細(xì)研究，終于發(fā)現(xiàn)了確切的二疊紀(jì)末大滅絕期間的陸地“避難所”，成果于北京時(shí)間3月13日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。

吐哈盆地在二疊紀(jì)和現(xiàn)代的位置，以及探查的剖面

（參考文獻(xiàn)[1]）

轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2012年，團(tuán)隊(duì)在吐哈盆地發(fā)現(xiàn)了一處地質(zhì)剖面：南桃東溝（STD）。他們?cè)谀規(guī)r層中提取鋯石，用高精度CA-ID-TIMS鈾-鉛同位素年齡建立的貝葉斯年齡模型發(fā)現(xiàn)，這個(gè)剖面的中值年齡范圍從252.10到251.67百萬(wàn)年（Ma），擁有著跨越二疊紀(jì)-三疊紀(jì)界線(xiàn)的連續(xù)沉積層，時(shí)間跨度大概從二疊紀(jì)末大滅絕前16萬(wàn)年一直到大滅絕結(jié)束后的16萬(wàn)年。

隨后在2019年，團(tuán)隊(duì)對(duì)剖面進(jìn)行了更加詳細(xì)的采樣，從中提取出孢粉（植物孢子和花粉化石），借以分析當(dāng)時(shí)的植物群落。在統(tǒng)計(jì)后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在滅絕事件發(fā)生之前，當(dāng)?shù)氐逆叻壑饕纱罅康娜p孢子組成，占總體組成的36.1%至93.0%。三縫孢子來(lái)源于石松類(lèi)，可能是當(dāng)時(shí)新疆廣泛分布的肋木屬(Pleuromeia)。

石松是一類(lèi)較為原始的維管植物，從志留紀(jì)一直存活到現(xiàn)代，著名的“九死還魂草”卷柏就是石松綱的成員。它們的生活和繁殖非常依賴(lài)濕潤(rùn)的環(huán)境，在現(xiàn)代主要分布于熱帶森林林下和水體附近。該發(fā)現(xiàn)表明，在二疊紀(jì)末期，當(dāng)時(shí)的新疆吐魯番-哈密盆地并非今日的干燥沙漠，而是生機(jī)盎然的濕潤(rùn)平原和湖泊三角洲。

現(xiàn)代石松（Lycopodium deuterodensum

（kaipatiki_naturewatch）

大滅絕的發(fā)生影響了全球，吐哈盆地也受到了影響，盆地內(nèi)某些地區(qū)出現(xiàn)了季節(jié)性干旱。依賴(lài)濕潤(rùn)環(huán)境的石松類(lèi)受到打擊，優(yōu)勢(shì)地位迅速被松柏類(lèi)裸子植物取代。三縫孢子的占比顯著下降，而來(lái)源于松柏類(lèi)的雙囊花粉的比例大幅增加，占總組合的71.2%至92.9%。

同時(shí)，科學(xué)家在對(duì)應(yīng)這個(gè)時(shí)期的砂巖層中，挖掘出原地埋藏的、具有復(fù)雜根系結(jié)構(gòu)的松柏類(lèi)樹(shù)干化石和蕨類(lèi)莖稈化石的木質(zhì)樹(shù)干化石，證明了在滅絕事件發(fā)生時(shí)，這里依然矗立著茂密的針葉樹(shù)林，并沒(méi)有被火山噴發(fā)毀滅。少量蘆木類(lèi)化石也同時(shí)存在，顯示部分耐旱的石松植物也存活下來(lái)，與裸子植物和種子蕨共同在全球滅絕的背景下維持了一個(gè)以森林覆蓋為主的湖泊三角洲環(huán)境。

雖然其他地方可能已是大地龜裂，植物枯死，一片荒涼，但吐哈盆地內(nèi)，卻是一片生機(jī)盎然的景象。盆地周?chē)纳矫}遮擋了火山灰和熱浪，水體的存在緩解了干旱氣候的影響，使吐哈盆地只出現(xiàn)季節(jié)性干旱而非極端荒漠化。湖泊面積可能縮小，但未干涸；松林和種子蕨堅(jiān)韌地挺立在相對(duì)干燥的河岸和沖積平原上，成為灰暗世界中醒目的綠色堡壘。

吐哈盆地的孢子和花粉，其中，三裂孢子是石松類(lèi)的特征，而花粉是裸子植物的特征

（參考文獻(xiàn)[1]）

滅絕事件后的奇跡：生態(tài)系統(tǒng)快速重建

在滅絕事件發(fā)生后幾萬(wàn)年，惡劣的環(huán)境沖擊逐漸被生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)所緩解。這時(shí)，代表低矮石松類(lèi)的三縫孢子比例回升至62.9%，表示氣候逐漸恢復(fù)半濕潤(rùn)狀態(tài)。但松柏類(lèi)并未消失，代表裸子植物的Klausipollenites schaubergeri花粉依然占據(jù)較高比例，表示高大植被系統(tǒng)并沒(méi)有被滅絕事件徹底摧毀。在該花粉層位下方，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了大量原位的小型蘆木類(lèi)莖稈化石和硅化的針葉樹(shù)木材碎片，證明了植被的豐富性和快速再生能力。

雖然笨重的、以石松為食的大型植食動(dòng)物——二齒獸吐魯番獸（Turfanodon）還是消失了，但針葉林的存在為幸存動(dòng)物提供了庇護(hù)和食物，吸引了大量在吐哈盆地附近求生的陸地動(dòng)物。在滅絕事件發(fā)生后對(duì)應(yīng)的地層里，科研人員發(fā)現(xiàn)了許多保存完好的四足動(dòng)物骨骼化石，被鑒定為水生的肉食性遲滯鱷和植食性的水龍獸類(lèi)（Lystrosaurus），這些發(fā)現(xiàn)支持該區(qū)域當(dāng)時(shí)有河流或湖泊存在。

由于這些四足動(dòng)物在新疆地區(qū)較早地層中沒(méi)有相關(guān)化石記錄，科研人員認(rèn)為，它們是二疊紀(jì)末大滅絕后從其他地區(qū)遷移而來(lái)。這說(shuō)明，南桃東溝在二疊紀(jì)末大滅絕后相對(duì)其他地區(qū)具有更豐茂的水草和宜居的環(huán)境，為這些遷入動(dòng)物的生存提供了必要條件，使它們能在大滅絕后的短短幾萬(wàn)年內(nèi)快速大量繁衍。

原位埋藏的植物化石(A,B,C)和動(dòng)物化石水龍獸類(lèi)（G,H）

（參考文獻(xiàn)[1]）

在那時(shí)的吐哈盆地，新生的蘆木和蕨類(lèi)在濕潤(rùn)的土壤上快速生長(zhǎng)，耐旱的松柏依然點(diǎn)綴在稍高的坡地。水龍獸群在湖邊覓食，類(lèi)似鱷魚(yú)的遲滯鱷在河流中伺機(jī)而動(dòng)，一片勃勃生機(jī)、萬(wàn)物競(jìng)發(fā)的景象。

這處地層的時(shí)間，是在大滅絕結(jié)束后7.5萬(wàn)年，也就是說(shuō)，一個(gè)包含生產(chǎn)者（植物）、初級(jí)消費(fèi)者（水龍獸）、次級(jí)消費(fèi)者（肉食遲滯鱷類(lèi)）的完整、多樣化的陸地食物鏈，在大滅絕結(jié)束后僅7.5萬(wàn)年內(nèi)就在這里重建完成！這是目前全球已知最早的大滅絕后重建的復(fù)雜陸地生態(tài)系統(tǒng)記錄。

相比之下，在植物被破壞的地區(qū)，恢復(fù)陸地生態(tài)系統(tǒng)多樣性到滅絕前水平通常需要數(shù)百萬(wàn)年。這表明該地區(qū)的陸地生態(tài)系統(tǒng)和植物群落在整個(gè)大滅絕期間一直保持功能，并未被摧毀。

科學(xué)家想象的二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初的吐哈盆地。B為滅絕前，水草豐美；A為滅絕開(kāi)始后，氣候變得干燥，但植物仍然存在；C為恢復(fù)后，重新出現(xiàn)了豐富的動(dòng)物群

（參考文獻(xiàn)[1]）

絕境生機(jī)：吐哈盆地何以成為“火爐旁的綠洲”？

吐哈盆地中生命的持續(xù)存在，可以稱(chēng)為奇跡。西伯利亞火山如同一個(gè)持續(xù)噴發(fā)的巨型毒氣彈，而2500公里外，僅相當(dāng)于西安到烏魯木齊的距離，吐哈盆地卻奇跡般地維持著生機(jī)。這并非偶然，而是得益于它獨(dú)特的氣候。

根據(jù)中桃東溝剖面古土壤基質(zhì)的減鉀風(fēng)化指數(shù)顯示，該地區(qū)在二疊紀(jì)滅絕前后一直保持半濕潤(rùn)—季節(jié)性干旱氣候，常年降雨維持在1000毫米左右。這種氣候即使在二疊紀(jì)末大滅絕期間也保持穩(wěn)定，是南桃東溝地區(qū)植被得以在二疊紀(jì)大滅絕中幸存的主要原因。

至于為何降水量仍然穩(wěn)定且生態(tài)系統(tǒng)沒(méi)有被毒氣直接摧毀，目前還沒(méi)有定論。最可能的解釋是，其特殊緯度的大氣環(huán)流隔絕了毒氣；此外，山脈阻隔、湖泊群的緩沖和當(dāng)?shù)亍安荼尽薄澳颈尽被旖坏亩鄻踊脖幌到y(tǒng)也可能起到了作用。

在那毀天滅地的火山末日中，新疆的吐哈盆地成為了“火爐旁的綠洲”。就像現(xiàn)代新疆茫茫沙漠中依山傍水的綠洲一樣。2.5億年過(guò)去，滄海桑田，二疊紀(jì)的湖泊濕地已經(jīng)變成了茫茫戈壁，曾經(jīng)生活在吐哈盆地的生物，如今已億不存一。然而，那些在在二疊紀(jì)幸存的種子，現(xiàn)在已經(jīng)變成了遍布中國(guó)的蒼松翠柏；而在那里居住過(guò)的小動(dòng)物中，或許還潛藏著人類(lèi)的祖先——在那時(shí)，它們一定正隱藏在某一處類(lèi)似吐哈盆地的“陸地避難所”里，憑借地理環(huán)境的保護(hù)得以幸存。

位于吐魯番的火焰山。今天，吐哈盆地的大部分地區(qū)都已經(jīng)變?yōu)楦瓯谏衬?，但它在二疊紀(jì)末滅絕中保護(hù)的動(dòng)植物，現(xiàn)在已經(jīng)成為地球豐富生物多樣性的一部分

（維基百科）

生命避難所的終極準(zhǔn)則：敬畏自然

時(shí)光飛逝，在現(xiàn)代，人類(lèi)已經(jīng)興旺發(fā)展，科技也已較為發(fā)達(dá)，但無(wú)論是面對(duì)特大暴雨、全球變暖，還是臺(tái)風(fēng)、地震等自然災(zāi)害，我們依然深刻認(rèn)識(shí)到：在地球的力量面前，人類(lèi)依舊十分渺小。

根據(jù)科學(xué)研究，人類(lèi)可能正在制造地球歷史上第六次生物大滅絕?，F(xiàn)在的各種極端氣候，許多背后都有人類(lèi)的影響。在這場(chǎng)潛在的生態(tài)危機(jī)中，找到天然的避難所對(duì)人類(lèi)至關(guān)重要。而新疆南桃東溝的化石證據(jù)表明，盡管新疆吐哈盆地與二疊紀(jì)末大滅絕的主要誘因——西伯利亞火山噴發(fā)距離很近，但這個(gè)看似最危險(xiǎn)的地方卻出現(xiàn)了陸地植被的避難所，成為陸地其他生物快速?gòu)?fù)蘇的“生態(tài)綠洲”。

這一發(fā)現(xiàn)啟示我們：導(dǎo)致生物滅絕的環(huán)境因素在陸地的分布確實(shí)受到不同緯度大氣環(huán)流和局地氣候的影響，表面上最危險(xiǎn)的地方反而可能最為安全。也許，在親手制造的酸雨，溫室效應(yīng)，空氣污染等引起的下一次大滅絕中，人類(lèi)也許可以繼續(xù)住到新疆——當(dāng)然，那一天最好永遠(yuǎn)不要到來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Peng, Huiping, et al. “Refugium amidst ruins: Unearthing the lost flora that escaped the end-Permian mass extinction.” Science Advances11.11 (2025): eads5614.

出品：科普中國(guó)

作者：劉昊東（東北師范大學(xué)）

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽