华南二叠纪与三叠纪之交疑源类分布及其生态环境意义研究

The end-Permian extinction event (about 252 Ma ago) is assumed as the greatest mass extinction in the Earth history, with over 90% of all marine species becoming extinct. It is still under debate about the cause of the crisis although many hypotheses had been proposed, such as oceanic anoxia, Siberian trap volcanism, sea-level regression. Previous works were mainly focus on the metazoan, but few attentions were paid to the primary producer, which are the base of the biological chain. Integration of acritarchs taxonomy, stratigraphy, paleoecology and geochemistry, the aims of the present research are: 1) document the acritarchs communities (both in diversity and abundance) in the Permian-Triassic boundary (PTB) strata of South China; 2) try to analyze the biological affinity of some species of acritarchs; 3) compare the community changes between acritarchs, cyanobacteria and metazoan groups during the PTB interval in South China. It’s important to explore the causes of the end-Permian extinction.

二叠纪与三叠纪之交的生物大灭绝（距今约252百万年）是自显生宙以来地球上发生的最大一次集群灭绝事件，造成当时海洋生态系统90%以上的物种灭绝。许多学者将这次灾难事件归因于环境突变，如海洋大范围缺氧、西伯利亚火山喷发以及海平面骤降等，但是其具体原因并不清晰。之前的研究大部分集中在后生动物，对于生物链底部的初级生产者的演变缺乏研究。本项目以华南二叠纪与三叠纪之交的初级生产者疑源类化石为研究对象，运用古生物分类学、地层学、古生态学以及地球化学等研究思路和方法进行研究。拟统计晚二叠世和早三叠世疑源类物种分异度和丰度的变化，并探讨特定疑源类的生物亲缘关系，旨在对比研究二叠纪与三叠纪之交疑源类、蓝藻以及海洋动物的不同演变过程，探索海洋初级生产者（疑源类和蓝藻）对环境变化的响应，对阐明二叠纪与三叠纪之交生物大灭绝的可能原因具有重要意义。

二叠纪与三叠纪之交（距今约252Ma）的生物大灭绝是自显生宙以来地球上发生的最大一次集群灭绝事件。自上世纪70年代开始，国内外众多的古生物学家对这一地质事件做了多方面的探索，发现这次事件造成当时海洋生态系统中90%以上的物种消失。在统计生物多样性变化的时候，多数学者只关注海洋后生动物物种多样性的变化，对于遍布海洋的浮游植物却是知之甚少。本项目通过对华南地区近10条剖面的疑源类化石研究，统计了华南二叠纪与三叠纪之交疑源类物种多样性以及丰度的变化，同时收集了这些剖面已经发表的生物地层、蓝细菌丰度、后生动物分异度、碳同位素以及海水温度等方面的资料。最后，将疑源类化石的分异度和丰度与以上数据进行对比研究，分析讨论了华南二叠纪与三叠纪之交疑源类灭绝的因素。本项目研究表明，华南二叠纪与三叠纪之交已发现的浮游植物出现了与后生动物类似的两幕式灭绝模式，两幕的属种灭绝率约为70%~80%。经分析认为：晚二叠世末期（Clarkina yini带及以前），海洋中的初级生产者为浮游植物，仅有少量蓝细菌分布在近岸地区。随着持续的火山喷发（C. meishanensis带至Hindeodus parvus带），海洋环境发生较大变化，有毒物质增加（Hg）、海洋酸化（B含量升高）以及海水温度上升等，导致部分不适应这种环境的浮游植物灭绝，海洋初级生产力总体下降，但同时大量的营养物质（特别是P等）随着陆源风化的加强而不断注入海水中，促进部分适应此类环境的浮游植物（如个体较小的具刺疑源类等）和蓝细菌丰度升高。随着海洋环境的进一步恶化（Isarcicella staeschei带至I. isarcica带），海水温度上升和营养盐的大量输入等因素促使蓝细菌从近岸至远岸均大量增殖，导致浮游植物分异度和丰度都出现严重下降。初级生产力组分的巨变从而引发了整个食物链后生动物的大灭绝。