出品：科普中國

作者：劉昊東（東北師范大學）

監制：中國科普博覽

現代人類心理上最接近末日感受的時刻，或許就是當末日預言蔓延之時。無論是遠古文明的末日傳說，還是各種未經證實的末日傳聞，都讓許多人不禁開始想象世界末日的景象。在電影中的一些末日場景中，當全球被洪水吞噬，只有青藏高原因其高海拔成為“安全之地”。

縱使在科技發達的今日，當災難來臨，人類也獨木難支，仍然需要尋找地理屏障的庇護。而在2.5億年前，當生命經歷史上最慘烈的生物大滅絕（二疊紀末大滅絕）時，世界上竟也有一些天然的“避難所”存在，用它們獨特的地理環境守護了毫無自保能力的遠古生命，而其中一個庇護所，就位于我國新疆。

陸海殊途：陸地滅絕之謎的科學爭議

2.52億年前的地球，如同按下了“重啟鍵”。西伯利亞和其他地區的超級火山在那時噴發，持續數十萬年，僅西伯利亞火山爆發的熔巖覆蓋面積就超過300萬平方公里，相當于整個歐洲。巨量的二氧化碳和有毒氣體涌入大氣，造成極其嚴重的海洋酸化，導致地球上81%的海洋生物物種滅絕。

海洋遭受如此重創，陸地生態系統想必也難以幸免。然而，由于人類發現的保存陸地生物化石的二疊紀-三疊紀界線地層非常罕見，缺乏證據，陸地生物的滅絕程度究竟如何，科學家們一直爭論不休。

有的說陸地也一樣，因為三疊紀初地層中蕨類植物、石松類激增，暗示當時由裸子植物和種子蕨組成的森林崩潰后，生長迅速的“雜蕨”在荒地上大量生長；有的說沒那么糟糕，他們認為，在不同緯度大氣環流的影響下，有毒物質不能擴散到世界各處，難以引起像海洋一樣的全球性環境災難。還有觀點認為，陸地也出現了滅絕，但許多看似滅絕的植物，其實在三疊紀再次出現，它們或許只是暫時受到了打擊，在沒有被破壞的“生命防空洞”里“隱居”，等待環境恢復。

大滅絕時期的哈吐盆地：末日浩劫中的生命綠洲

然而，要破解這場學術爭議，關鍵在于找到記錄滅絕全過程的連續地層。爭論不休的最主要原因，在于沒有發現能夠提供直接證據的、在大滅絕期間持續存在的地層，科學家們只能根據間接的二疊紀、三疊紀地層來推測。

2025年3月，中國科學院南京地質古生物研究所博士彭輝平在研究員劉鋒的指導下，與中國科學院南京地質古生物研究所研究員萬明禮、美國密蘇里科技大學教授楊晚以及中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員劉俊合作，對我國新疆吐哈盆地西緣出露的南桃東溝剖面中產出的孢粉化石進行了詳細研究，終于發現了確切的二疊紀末大滅絕期間的陸地“避難所”，成果于北京時間3月13日發表于《科學進展》（Science Advances）。

吐哈盆地在二疊紀和現代的位置，以及探查的剖面

（圖片來源：參考文獻[1]）

轉機出現在2012年，團隊在吐哈盆地發現了一處地質剖面：南桃東溝（STD）。他們在凝灰巖層中提取鋯石，用高精度CA-ID-TIMS鈾-鉛同位素年齡建立的貝葉斯年齡模型發現，這個剖面的中值年齡范圍從252.10到251.67百萬年（Ma），擁有著跨越二疊紀-三疊紀界線的連續沉積層，時間跨度大概從二疊紀末大滅絕前16萬年一直到大滅絕結束后的16萬年。

隨后在2019年，團隊對剖面進行了更加詳細的采樣，從中提取出孢粉（植物孢子和花粉化石），借以分析當時的植物群落。在統計后，科學家們發現，在滅絕事件發生之前，當地的孢粉主要由大量的三縫孢子組成，占總體組成的36.1%至93.0%。三縫孢子來源于石松類，可能是當時新疆廣泛分布的肋木屬(Pleuromeia)。

石松是一類較為原始的維管植物，從志留紀一直存活到現代，著名的“九死還魂草”卷柏就是石松綱的成員。它們的生活和繁殖非常依賴濕潤的環境，在現代主要分布于熱帶森林林下和水體附近。該發現表明，在二疊紀末期，當時的新疆吐魯番-哈密盆地并非今日的干燥沙漠，而是生機盎然的濕潤平原和湖泊三角洲。

現代石松（Lycopodium deuterodensum）

（圖片來源：kaipatiki_naturewatch）

大滅絕的發生影響了全球，吐哈盆地也受到了影響，盆地內某些地區出現了季節性干旱。依賴濕潤環境的石松類受到打擊，優勢地位迅速被松柏類裸子植物取代。三縫孢子的占比顯著下降，而來源于松柏類的雙囊花粉的比例大幅增加，占總組合的71.2%至92.9%。

同時，科學家在對應這個時期的砂巖層中，挖掘出原地埋藏的、具有復雜根系結構的松柏類樹干化石和蕨類莖稈化石的木質樹干化石，證明了在滅絕事件發生時，這里依然矗立著茂密的針葉樹林，并沒有被火山噴發毀滅。少量蘆木類化石也同時存在，顯示部分耐旱的石松植物也存活下來，與裸子植物和種子蕨共同在全球滅絕的背景下維持了一個以森林覆蓋為主的湖泊三角洲環境。

雖然其他地方可能已是大地龜裂，植物枯死，一片荒涼，但吐哈盆地內，卻是一片生機盎然的景象。盆地周圍的山脈遮擋了火山灰和熱浪，水體的存在緩解了干旱氣候的影響，使吐哈盆地只出現季節性干旱而非極端荒漠化。湖泊面積可能縮小，但未干涸；松林和種子蕨堅韌地挺立在相對干燥的河岸和沖積平原上，成為灰暗世界中醒目的綠色堡壘。

吐哈盆地的孢子和花粉，其中，三裂孢子是石松類的特征，而花粉是裸子植物的特征

（圖片來源：參考文獻[1]）

滅絕事件后的奇跡：生態系統快速重建

在滅絕事件發生后幾萬年，惡劣的環境沖擊逐漸被生態系統自我調節所緩解。這時，代表低矮石松類的三縫孢子比例回升至62.9%，表示氣候逐漸恢復半濕潤狀態。但松柏類并未消失，代表裸子植物的Klausipollenites schaubergeri花粉依然占據較高比例，表示高大植被系統并沒有被滅絕事件徹底摧毀。在該花粉層位下方，科學家還發現了大量原位的小型蘆木類莖稈化石和硅化的針葉樹木材碎片，證明了植被的豐富性和快速再生能力。

雖然笨重的、以石松為食的大型植食動物——二齒獸吐魯番獸（Turfanodon）還是消失了，但針葉林的存在為幸存動物提供了庇護和食物，吸引了大量在吐哈盆地附近求生的陸地動物。在滅絕事件發生后對應的地層里，科研人員發現了許多保存完好的四足動物骨骼化石，被鑒定為水生的肉食性遲滯鱷和植食性的水龍獸類（Lystrosaurus），這些發現支持該區域當時有河流或湖泊存在。

由于這些四足動物在新疆地區較早地層中沒有相關化石記錄，科研人員認為，它們是二疊紀末大滅絕后從其他地區遷移而來。這說明，南桃東溝在二疊紀末大滅絕后相對其他地區具有更豐茂的水草和宜居的環境，為這些遷入動物的生存提供了必要條件，使它們能在大滅絕后的短短幾萬年內快速大量繁衍。

原位埋藏的植物化石(A,B,C)和動物化石水龍獸類（G,H）

（圖片來源：參考文獻[1]）

在那時的吐哈盆地，新生的蘆木和蕨類在濕潤的土壤上快速生長，耐旱的松柏依然點綴在稍高的坡地。水龍獸群在湖邊覓食，類似鱷魚的遲滯鱷在河流中伺機而動，一片勃勃生機、萬物競發的景象。

這處地層的時間，是在大滅絕結束后7.5萬年，也就是說，一個包含生產者（植物）、初級消費者（水龍獸）、次級消費者（肉食遲滯鱷類）的完整、多樣化的陸地食物鏈，在大滅絕結束后僅7.5萬年內就在這里重建完成！這是目前全球已知最早的大滅絕后重建的復雜陸地生態系統記錄。

相比之下，在植物被破壞的地區，恢復陸地生態系統多樣性到滅絕前水平通常需要數百萬年。這表明該地區的陸地生態系統和植物群落在整個大滅絕期間一直保持功能，并未被摧毀。

科學家想象的二疊紀末-三疊紀初的吐哈盆地。B為滅絕前，水草豐美；A為滅絕開始后，氣候變得干燥，但植物仍然存在；C為恢復后，重新出現了豐富的動物群

（圖片來源：參考文獻[1]）

絕境生機：吐哈盆地何以成為“火爐旁的綠洲”？

吐哈盆地中生命的持續存在，可以稱為奇跡。西伯利亞火山如同一個持續噴發的巨型毒氣彈，而2500公里外，僅相當于西安到烏魯木齊的距離，吐哈盆地卻奇跡般地維持著生機。這并非偶然，而是得益于它獨特的氣候。

根據中桃東溝剖面古土壤基質的減鉀風化指數顯示，該地區在二疊紀滅絕前后一直保持半濕潤—季節性干旱氣候，常年降雨維持在1000毫米左右。這種氣候即使在二疊紀末大滅絕期間也保持穩定，是南桃東溝地區植被得以在二疊紀大滅絕中幸存的主要原因。

至于為何降水量仍然穩定且生態系統沒有被毒氣直接摧毀，目前還沒有定論。最可能的解釋是，其特殊緯度的大氣環流隔絕了毒氣；此外，山脈阻隔、湖泊群的緩沖和當地“草本”“木本”混交的多樣化植被系統也可能起到了作用。

在那毀天滅地的火山末日中，新疆的吐哈盆地成為了“火爐旁的綠洲”。就像現代新疆茫茫沙漠中依山傍水的綠洲一樣。2.5億年過去，滄海桑田，二疊紀的湖泊濕地已經變成了茫茫戈壁，曾經生活在吐哈盆地的生物，如今已億不存一。然而，那些在在二疊紀幸存的種子，現在已經變成了遍布中國的蒼松翠柏；而在那里居住過的小動物中，或許還潛藏著人類的祖先——在那時，它們一定正隱藏在某一處類似吐哈盆地的“陸地避難所”里，憑借地理環境的保護得以幸存。

位于吐魯番的火焰山。今天，吐哈盆地的大部分地區都已經變為戈壁沙漠，但它在二疊紀末滅絕中保護的動植物，現在已經成為地球豐富生物多樣性的一部分

（圖片來源：維基百科）

生命避難所的終極準則：敬畏自然

時光飛逝，在現代，人類已經興旺發展，科技也已較為發達，但無論是面對特大暴雨、全球變暖，還是臺風、地震等自然災害，我們依然深刻認識到：在地球的力量面前，人類依舊十分渺小。

根據科學研究，人類可能正在制造地球歷史上第六次生物大滅絕。現在的各種極端氣候，許多背后都有人類的影響。在這場潛在的生態危機中，找到天然的避難所對人類至關重要。而新疆南桃東溝的化石證據表明，盡管新疆吐哈盆地與二疊紀末大滅絕的主要誘因——西伯利亞火山噴發距離很近，但這個看似最危險的地方卻出現了陸地植被的避難所，成為陸地其他生物快速復蘇的“生態綠洲”。

這一發現啟示我們：導致生物滅絕的環境因素在陸地的分布確實受到不同緯度大氣環流和局地氣候的影響，表面上最危險的地方反而可能最為安全。也許，在親手制造的酸雨，溫室效應，空氣污染等引起的下一次大滅絕中，人類也許可以繼續住到新疆——當然，那一天最好永遠不要到來。

參考文獻：

[1]Peng, Huiping, et al. “Refugium amidst ruins: Unearthing the lost flora that escaped the end-Permian mass extinction.” Science Advances 11.11 (2025): eads5614.

來源: 中國科普博覽

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