二叠纪末的生命大灭绝是如何造成的？中科大团队找到新答案

距今约2.5亿年的二叠纪末期，地球上曾发生过一次最大规模的生命灭绝事件，造成海洋中超过90%以及陆地上超过70%的生物消失。二叠纪末的生命大灭绝事件，到底是什么原因造成的？

4月7日，澎湃新闻从中国科学技术大学获悉，针对上述问题，该校沈延安教授课题组以高精度镍同位素分析为主要手段，对加拿大北极地区的晚二叠—早三叠地层进行了系统研究，并在最近提出一种新观点：西伯利亚大火成岩省（指连续的、体积庞大的由镁铁质火山岩及伴生的侵入岩所构成的岩浆建造，包括喷出的大规模溢流玄武岩和岩浆供体大型放射状岩墙群）喷发产生的含镍气溶胶，是二叠纪末生命大灭绝的重要因素。日前，该项成果已以“Nickel isotopes link Siberian Traps aerosol particlesto the end-Permian mass extinction”为题发表于《自然·通讯》。

此前，在二叠纪末生命大灭绝的环境和机制研究方面，国内外学者提出了多种观点和认识。一般认为造成生命大灭绝和环境巨变的根源在于西伯利亚大火成岩省的喷发。但最近精确年龄测试表明，西伯利亚大火成岩省在二叠纪末生命大灭绝事件的30万年之前就已经开始喷发。

上述论文的第一作者、博士后李梦涵介绍，他们的研究对象是分布在加拿大北极地区Sverdrup盆地的Buchanan Lake剖面。从古地理位置来看，Sverdrup盆地距离西伯利亚大火成岩省约2万公里，且处于其下风口，火山喷发的产物大约只需要4—8天就可以到达该盆地，因此它是研究二叠纪末火山喷发如何驱动环境变化的理想地区。

研究人员对剖面进行高精度镍同位素测试后发现，镍同位素的组成与当时海水中的氧气含量以及化学组成具有良好的相关关系。在二叠纪末生命大灭绝层位，镍的含量突然大幅下降。另外，剖面的镍同位素组成非常轻，是35亿年以来沉积岩中最轻的镍同位素组成。

本文图片均来自中国科学技术大学官网

该研究认为，西伯利亚大火成岩省的喷发形成了大量含镍的气溶胶，它们经过全球大气环流的传输沉降至海洋和陆地。含镍气溶胶的大量沉降提高了海洋的初级生产力，同时大量消耗了海水中的氧气，其造成的环境恶果是海洋的缺氧和酸化。大量含镍气溶胶的沉降也造成了陆地生物生长环境的恶化——因为过量的镍不利于植物的光合和呼吸作用、限制植物的生长及其多样性，最后导致植物的死亡。

沈延安介绍，在过去5.4亿年以来地球上共发生了五次生命大灭绝事件，该项研究是首次应用镍同位素解析生命灭绝过程中的剧烈环境变化，为理解生命和环境的相互作用提供了新的视角。

另外，去年，沈延安课题组还以高精度硫同位素分析为主要研究手段，发现在奥陶纪末生命灭绝事件的过程中硫同位素产生了非质量分馏，提出“平流层火山喷发”是奥陶纪末生命灭绝事件的驱动机制这一新观点。相关论文也已发表于《自然·通讯》。奥陶纪末生命灭绝发生在约4.4亿年前，造成了全球海洋中约85%物种的消失，是地球过去5.4亿年来第二大生命灭绝事件。