科学前沿

二叠纪-三叠纪之交的生物大灭绝是显生宙以来五次大灭绝事件中规模最大的一次生物灭绝事件,超过90%的海洋物种消失。此次生物灭绝的型式一直是全球学者们致力解决的重点科学问题之一。不同的生物门类表现出不一致的灭绝型式。介形虫作为一种在二叠纪-三叠纪之交生物大灭绝的灾前和灾后都常见的后生动物化石类群,是研究生物灭绝的重要载体之一。当前对于该时期的介形虫化石的研究主要集中于对介形虫系统鉴定描述、地层分布、微生物岩中繁盛的原因探讨等方面,但是介形虫在这一重大地质突变期的灭绝型式仍然存在争议,在大灭绝后微生物岩中大量繁盛的原因众说纷纭。本论文对广西壮族自治区乐业地区两条典型的二叠纪-三叠纪之交浅海微生物岩剖面(幼平剖面和上岗剖面)开展了详细采样和化石鉴定。幼平剖面共获得3717枚化石标本,系统鉴定为35属108种,其中上二叠统吴家坪组的灰岩中获得108枚化石标本,鉴定为22属45种,下三叠统罗楼组的微生物岩中获得3609枚化石,鉴定为33属104种。上岗剖面共获得4756枚介形虫化石标本,全部来源于下三叠统的微生物岩,鉴定为28属102种。研究发现,幼平剖面的介形虫在二叠纪-三叠纪之交大灭绝的第一幕并未出现显著灭绝,仅有2属4种消失,而33属104种介形虫在第二幕全部消失。上岗剖面的28属102种介形虫也在二叠纪-三叠纪之交大灭绝的第二幕中全部消失。这表明介形虫的灭绝是发生在二叠纪-三叠纪之交生物大灭绝的第二幕,即早三叠世初大灭绝。幼平剖面二叠纪-三叠纪之交的介形虫动物群可识别出4个群落,分别晚二世末的Bairdia-Reviya群落1,早三叠世初的Bairdia-Liuzhinia-Praezabythocypris群落2、Liuzhinia-Praezabythocypris群落3和Bairdia-Praezabythocypris-Cavellina群落4。上岗剖面二叠纪-三叠纪之交的介形虫动物群可识别出1个群落,为早三叠世初的Bairdia-Praezabythocypris-Liuzhinia群落。自晚二叠世到早三叠世多样性指标显示,幼平剖面的香农指数下降,优势度指数上升,均衡度指数先降后升。上岗剖面的介形虫群落的香农指数与优势度指数位于幼平剖面四个群落的中间,而均衡度指数最低。这指示了介形虫在微生物岩段存在地区性差异。介形虫化石在晚二叠世末生物大灭绝之后的微生物岩中异常繁盛,多种假说被提出来解释原因,然而,这些假说均存在争议。本研究在统计全球范围内微生物岩繁盛时限内所有的介形虫化石数据的基础上,采用S?renson系数对比分析了介形虫化石群在属级的相似性。结果显示扬子台地内部的微生物岩与非微生物岩剖面的介形虫动物群呈现高等程度的相似性,相似值大于0.5;南盘江盆地内部孤立碳酸盐台地与扬子台地的剖面之间的介形虫动物群呈现中-高等程度相似性,相似值大于0.3;西特提斯洋的微生物岩与非微生物岩剖面之间为中-低等程度相似性,相似值小于0.5。表明浅海剖面中的介形虫在二叠纪-三叠纪过渡时期没有明显差异,因此并不支持“微生物岩避难带”假说,而支持“浅海避难带”假说。此外,在东特提斯洋和西特提斯洋的剖面的相似性均为中-低等程度相似性,相似值小于0.3,这表明介形虫在二叠纪-三叠纪过渡层中存在明显的区域和全球地理分异,可能受到了地理隔离的控制。