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刘小康(博士生),宋海军*等,地学院/BGEG国家重点实验室. Earth-Science Reviews (2020), Migration controls extinction and survival patterns of foraminifers during the Permian-Triassic crisis in South China

 

近日,我校地学院和生环国重2020级博士生刘小康为第一作者的研究论文Migration controls extinction and survival patterns of foraminifers during the Permian-Triassic crisis in South China在国际著名地学期刊《Earth-Science Reviews》上发表,通讯作者为宋海军教授。

二叠纪-三叠纪之交的生物大灭绝事件作为显生宙最严重的一次生物多样性下降事件,有超过90%的海洋生物在此次环境事件中灭绝,而这不足10%的幸存者重塑了中生代生态系统。由此可见,生物采取何种策略以便从如此恶劣的环境事件中幸存下成为了解生物演化的关键一环。陆生生物被证明通过向两极迁移或潜穴等方式躲避极端的环境事件,如二叠纪末的四足动物,白垩纪末的哺乳动物等。然而海洋生物的幸存策略仍不清楚。

 

研究剖面位置图

通过研究来自华南七条二叠系-三叠系界线剖面(分布于浅水台地至斜坡、盆地环境),从700余张岩石薄片中识别出1.3万余枚有孔虫化石,鉴定出62173种。利用多重统计分析方法,揭示了大灭绝前后有孔虫的时空演化过程,发现大灭绝过程中有孔虫多样性“热点”(峰值)逐渐向深水迁移。

 

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有孔虫化石照片

晚二叠世晚期有76%的有孔虫生活在浅水台地相,表明台地为当时的有孔虫多样性“热点”;第一幕灭绝发生后,多样性热点转移到斜坡相,占据76%的属种;而第二幕灭绝后有孔虫多样性峰值再次向深水转移,此时含有89%的物种生活于盆地相区。

有孔虫多样性热点向深水迁移主要受控于选择性灭绝和幸存种的迁移:第一幕灭绝过程中大量浅水分子选择性灭绝,而斜坡相灭绝率相对较低,使得多样性热点由浅水向斜坡转移;第二幕事件中斜坡相的物种向盆地转移。

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 有孔虫多样性向深水的迁移过程

二叠纪末期的快速升温,使得表层海水温度过热,是导致有孔虫不断向深水迁移的主要原因。此外,西伯利亚和环特提斯洋的强烈火山作用可能导致浅水环境出现重金属污染,这也是有孔虫向深水迁移的可能原因。

深水缺氧没有阻碍有孔虫的迁移,主要是因为有孔虫是海洋无脊椎中最耐缺氧的类别之一,现代底栖有孔虫被证明是为数不多的兼性厌氧型真核生物,其通过硝酸盐代替氧气作为电子受体完成反硝化作用。

该研究发现了有孔虫在大灭绝事件中向深水迁移的幸存策略,为研究海洋生物如何应对重大环境事件提供了新的线索。

该研究得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、中科院先导项目等资助。
 

论文信息:

TitleMigration controls extinction and survival patterns of foraminifers during the Permian-Triassic crisis in South China

AuthorsXiaokang Liu, Haijun Song*, David P.G. Bond, Jinnan Tong, Michael J. Benton

Source: Earth-Science Reviews

DOL10.1016/j.earscirev.2020.103329

Available online21 August 2020, 103329

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825220303755