距今约2.52亿年的二叠纪–三叠纪之交，地球经历了显生宙最严重的生物灭绝事件，海洋和陆地生态系统均遭受重创。大量研究表明，这场全球性危机与西伯利亚大火成岩省及特提斯域的大规模岩浆活动密切相关。然而，不同阶段的火山活动如何通过一系列环境过程影响陆地生态系统，以及不同纬度陆地生态系统的响应是否同步，仍缺乏高精度年代框架约束下的系统认识。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员张华领衔的国际合作团队在《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）发表研究成果。研究团队以二叠纪末古中纬度地区的新疆南桃东沟陆相剖面为研究对象，在高精度同位素年龄的约束下，开展了高分辨率多指标综合研究。研究发现，二叠纪末中纬度陆地生态危机并非由单一环境压力瞬间触发，而是经历了由地表野火增强向地下火山热解转变的持续环境压力过程，最终导致陆地生态系统崩溃与重组。
1. 火山活动驱动的中纬度陆地生态危机始于252.165 Ma，不同纬度生态系统响应并不同步
研究团队利用高精度年代框架下的汞（Hg）异常记录，追踪火山活动对陆地环境的影响。结果显示，北半球中纬度地区陆地生物危机始于约252.165 Ma，并伴随显著的Hg异常、碳同位素负偏移及有机碳含量下降。Hg异常与碳同位素负偏移在年龄模型误差范围内基本同步，表明这一时期发生了明显的火山输入及相关碳循环扰动，为火山作用与陆地环境剧变之间的时间联系提供了重要证据。
同时，该年龄框架显示，中纬度森林生态系统的崩溃早于热带雨林最终崩溃约30万年，表明二叠纪末陆地生态系统并非在全球范围内同步崩溃，而是表现出明显的空间差异和时间演替特征。这种差异可能与野火、水文条件、植被组成以及火山活动的时空分布等多种因素共同有关。
2. 中纬度森林在危机早期受到野火事件的强烈冲击
在危机早期，地层中炭屑丰度明显升高，燃烧来源多环芳烃（PAHs）显著增加，表明陆地野火活动显著增强。结合已有孢粉和植物化石记录，该阶段的环境压力与中纬度裸子植物森林的衰退密切相关，表明野火可能是二叠纪末陆地生物灭绝事件早期陆地生态系统受到扰动的重要环境过程之一。
然而，野火增强并未贯穿整个危机过程。进入早三叠世后，沉积物中的炭屑明显减少，表明地表大型植被燃烧活动减弱；与此同时，一组不同于典型地表野火的高温燃烧地球化学信号开始出现。这一变化暗示，随着危机进程的发展，陆地燃烧过程可能发生了重要转变。
3. 从地表燃烧到地下火山热解
研究团队发现，在早三叠世炭屑贫乏的沉积物中，部分高温生成的PAHs浓度异常升高，并伴随极高的荧蒽/芘（fluoranthene/pyrene）比值。这些特征不同于典型的地表森林火灾，更可能反映埋藏有机质在高温条件下发生的热解过程。
研究认为，侵入型岩浆进入富含有机质的沉积盆地后，可能对周围沉积物产生持续加热，使埋藏的泥炭、煤层或分散有机质发生高温热解，并释放一系列热解产物，从而形成区别于地表野火的地球化学信号。这一机制与前人在西伯利亚通古斯盆地和华南地区提出的火山燃烧/热解模型相呼应，但本研究通过连续、高分辨率、年代约束的剖面记录，进一步限定了这一过程在时间上与野火阶段的先后关系。
这一发现表明，随着火山活动及其热效应的演变，陆地燃烧过程可能由早期以地表生物燃烧为特征的野火，逐渐转变为以地下沉积有机质热解为特征的火山热解作用。由此，火山活动对陆地生态系统的影响可能不仅来自火山喷发及其直接环境效应，还可能通过“岩浆侵入—沉积有机质加热—地下热解—热解产物释放”这一过程持续影响地表环境。
4. 持续环境压力延长了陆地生态危机及生态重组过程
燃烧指标、风化指标和生物记录进一步表明，从地表野火增强到地下火山热解，陆地环境和生物群落持续发生变化。危机过程中，植物群落发生明显更替，陆地脊椎动物群落中的二齿兽类（dicynodonts）衰退，而水龙兽（Lystrosaurus）等类群出现并扩张。
这些证据表明，二叠纪末陆地生态危机并非一次短暂的“野火事件”，而是伴随着不同阶段火山活动及其环境效应，经历了由火山强迫—碳循环扰动—野火增强—植被损失与环境恶化—地下有机质热解等一系列相互关联的环境过程。其中，侵入型岩浆活动所产生的持续热效应可能使陆地环境在地表野火减弱后仍受到地下热解及其环境效应的影响，从而可能成为生态系统持续扰动和恢复缓慢的因素之一。
总体而言，该研究揭示了二叠纪末火山活动驱动陆地生态危机的阶段性特征：不同阶段的火山活动可能带来不同的环境压力，并通过持续的环境胁迫和生态反馈共同推动陆地生态系统的崩溃与重组，并进一步表明不同纬度陆地生态系统的崩溃具有明显的时间差异。这些发现为理解地球深部火山活动如何通过不同的地表—地下过程驱动陆地生态系统危机，以及不同纬度生态系统如何响应全球环境剧变，提供了新的地质学证据。
南京古生物所博士研究生角升林和助理研究员蔡垚峰为论文共同第一作者，通讯作者为张华。研究团队成员还包括密苏里科技大学教授杨晚、南京古生物所研究员万明礼和中国科学院院士、南京大学教授沈树忠。
该研究得到国家自然科学基金委、国家重点研发计划、江苏省科技厅重大科技开放合作平台建设项目和美国国家科学基金会等的联合资助。
论文相关信息：Jiao, S.L.#, Cai, Y.F.#, Yang, W., Wan, M.L., Shen, S.Z., Zhang, H.*, 2026. Succession of environmental stressors from wildfires to volcanic pyrolysis drove mid-latitude terrestrial ecosystem collapse during the end-Permian crisis. Earth Planet. Sci. Lett. 695, 120319. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120319.
图1. 二叠纪–三叠纪之交环境变化及陆地生态系统崩溃的各种高分辨率指标记录。
图2. 不同古纬度陆地生态系统对二叠纪末生态危机响应的综合对比。
图3. 基于新疆南桃东沟剖面的化石记录、野火证据、气候条件和沉积学证据，对晚二叠世至早三叠世陆地生态系统进行的古生态重建。
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