地球生命转折期的中国答卷：新专辑揭秘深时生物危机与环境剧变

中国及邻区，特别是华南板块，保存了横跨古赤道、连续完整的特提斯域地层记录，为研究地球系统在关键转折期的记录提供了独一无二的“天然实验室”。国际地学知名期刊《古地理学，古气候学，古生态学》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）近日推出虚拟专辑《Biotic crises and environmental changes during the critical transitions from the late Neoproterozoic to the late Triassic in China and adjacent regions》。专辑聚焦埃迪卡拉纪-寒武纪生命大爆发、二叠纪末大灭绝及复苏等重大事件，整合地层学、地球化学、古生物学等多学科前沿手段，揭示了生物危机与环境扰动之间的复杂耦合机制。

该专辑由中国科学院南京地质古生物研究所张华研究员领衔，联合中国矿业大学、伊朗洛雷斯坦大学和南京大学学者共同主编，汇集中国及邻区31项创新性研究成果（图1），系统剖析了地球从新元古代晚期到三叠纪晚期（约6亿至2亿年前）数次重大生命转折期，包括晚奥陶世、瓜德鲁普世末和二叠纪末大灭绝事件的环境剧变与生命响应之谜。

该专辑系统揭示了六大核心主题的最新研究进展：

1. 高精度时间标尺建立：运用旋回地层学（寒武纪碓边B剖面）、牙形类生物地层学（西藏拉萨地体）和沉积地球化学，为重大事件构建精细年代框架，解决了二叠系-三叠系界线在微生物岩中的定位争议，并利用寒武纪韵律层推算出当时地月距离约37万公里、日长约22.1小时。

2. 碳循环扰动与火山驱动：识别并对比了寒武纪DICE、三叠世PENCIE等多个全球性碳同位素漂移事件。研究确证大规模火山活动（如峨眉山大火成岩省）是驱动碳循环剧烈扰动、导致全球变暖、冰川消融和海平面上升的关键机制。值得注意的是，中三叠世PENCIE事件虽伴随火山活动（Hg异常），却与海洋生态强劲复苏同步，表明适度环境扰动（释放营养物质）可能促进灭绝后复苏。

3. 海洋缺氧硫化与生物灭绝：揭示埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期海洋化学分层（表层含氧/深层缺氧）及硫化水体上涌导致埃迪卡拉生物群灭绝。精细刻画了瓜德鲁普世末和二叠纪-三叠纪之交海洋硫化事件的空间异质性和时间演化，首次确认透光带硫化（H2S 毒性）是瓜德鲁普世末大灭绝的主要驱动机制之一。

4. 古气候-海洋演变与生命响应：解析了晚古生代大冰期（LPIA）中瓜德鲁普世P3冰期的启动（玄武岩风化耗CO2）与消退（火山释CO2及泛大陆裂解）机制，报道了伊朗埃迪卡拉纪“雪球地球”新证据。在中国保山地块首次发现晚三叠世诺利期钙质超微化石，其于变暖事件中体积“矮化”50%，揭示了生物对环境压力的适应机制。重建了埃迪卡拉纪Shuram事件期间海洋氧化还原和氮循环动态及其与早期生命辐射的关联。

5. 生物韧性挑战传统认知：二叠纪末大灭绝虽造成双壳类属级损失62%，但其功能丰富度保持稳定，生态空间利用未崩溃，挑战了“功能灭绝”观点。灭绝后双壳类内栖化增强和新功能群出现，指示“中生代海洋革命”或始于晚三叠世。澄江生物群硅质碎屑环境中发现类古杯化石，突破其仅存于碳酸盐台地的传统认知。证实早二叠世真蕨植物演化攀爬习性应对水淹，并通过早三叠世牙形类粪化石重建了至少5个营养级的复杂食物网。

6. 构造-古地理的调控作用： 西藏雅鲁藏布江缝合带洋岛海山䗴类化石证据将新特提斯洋打开时间约束至早二叠世晚期。揭示拉萨地体作为特提斯生物迁移“走廊”，识别中奥陶世放射虫南北半球分区（受控洋流），证实华北南缘中三叠世湿润化与秦岭造山带北扩形成地形雨屏障相关。

本专辑揭示了火山作用、缺氧和气候变化等环境压力与生物韧性间复杂的相互作用，强调了特提斯古地理格局和盆地限制性等区域因素在调节全球性危机中的关键作用。这些源自地球远古的记录，为理解并预测现代生物圈应对人为驱动的全球变暖和海洋脱氧等快速环境剧变提供了至关重要的深时类比和科学预警。

专辑得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项和江苏省科技计划国际合作项目等资助。

专辑序言对专辑中31 篇文章进行了详细介绍：Zhang, H., Yuan, D.-X., Arefifard, S., Wei, G.-Y., 2025. Editorial preface to special issue: Biotic crises and environmental changes during the critical transitions from the late Neoproterozoic to the late Triassic in China and adjacent regions. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology , 113138. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113138.

图1 中国和邻区地形图展示专辑所涵盖的研究地点/区域