近日，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)微生物與環(huán)境全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室喻建新教授團(tuán)隊(duì)在中國科學(xué)院院士殷鴻福教授帶領(lǐng)下，三代地大人歷經(jīng)二十余年的野外植物化石采集，結(jié)合全球文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了植物化石資料庫，相關(guān)研究成果《早三疊世：植被崩潰引發(fā)的超級(jí)溫室時(shí)代》在《自然·通訊》發(fā)表。
大約2.5億年前，一場(chǎng)地球史上最致命的生物大滅絕突然爆發(fā)，海洋中90%的生物消失，四射珊瑚、三葉蟲等全軍覆沒，陸地上的森林、昆蟲、動(dòng)物也罕有幸免。這場(chǎng)浩劫被稱為“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”，也叫“地球生命的至暗時(shí)刻”。大滅絕之后的500萬年，地球進(jìn)入一個(gè)長達(dá)5百萬年的、持續(xù)失控的“超級(jí)溫室”狀態(tài)，炙烤著幸存的生命。
為什么地球沒有在火山噴發(fā)過后“自動(dòng)降溫”？答案可能藏在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的植物里。
在資料庫基礎(chǔ)上，上述研究團(tuán)隊(duì)制定了植物化石重建與數(shù)據(jù)規(guī)范化方案，開展沉積學(xué)證據(jù)分析，并對(duì)全球陸表巖石類型及化學(xué)成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，首次繪制出二疊紀(jì)–三疊紀(jì)大滅絕前后至中三疊復(fù)蘇階段的全球陸地植被與巖性演化的時(shí)空分布。
團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將植物化石資料引入氣候–生物地球化學(xué)模型，進(jìn)一步追蹤與植物生理過程相關(guān)的關(guān)鍵元素遷移模式（如光合作用效率、根系加速風(fēng)化等）。研究首次實(shí)現(xiàn)了以數(shù)學(xué)方式定量表達(dá)植物對(duì)地球系統(tǒng)的響應(yīng)與反饋能力，明確指出二疊紀(jì)-三疊紀(jì)大滅絕讓地球的熱帶森林幾乎全軍覆沒——尤其是曾經(jīng)在中國、東南亞等地茂盛生長的巨型雨林，在極短的時(shí)間內(nèi)崩塌殆盡，這場(chǎng)植物危機(jī)直接削弱了大氣中二氧化碳的“回收機(jī)制”。
植物本是大自然的“碳捕手”，它們吸收二氧化碳，平衡碳收支；植物根系的生長發(fā)育，加速巖石風(fēng)化，也消耗二氧化碳。當(dāng)植物大面積消失，這套“生態(tài)空調(diào)”也隨之關(guān)閉，火山噴發(fā)出的巨量二氧化碳?xì)怏w無法被陸地植物吸收，地球陷入一個(gè)正反饋的死亡循環(huán)，森林越少導(dǎo)致碳封存越差，溫度越高導(dǎo)致森林越難生存，溫度持續(xù)升高。
最終結(jié)果顯示，大氣中二氧化碳濃度飆升至7000ppm（現(xiàn)代值為420ppm），地表年平均溫度超過34℃（現(xiàn)代值為25—27℃），熱浪籠罩赤道，地球變成一個(gè)熾熱牢籠，難以恢復(fù)至滅絕前狀態(tài)。直到植物在漫長時(shí)間的演化中找到了適應(yīng)高溫環(huán)境的訣竅，它們慢慢從高緯度“避難所”回到熱帶，生態(tài)系統(tǒng)才逐漸修復(fù)，氣候才開始緩慢降溫。
當(dāng)前，極端氣候頻繁發(fā)生，并不是簡(jiǎn)單的“天氣變化”，可能與地球上熱帶森林面積減少存在正相關(guān)性。以古示今，研究團(tuán)隊(duì)提出，森林不是可有可無，而是氣候安全的“守門員”。
（受訪單位供圖）
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