地大团队首用数学模拟揭开二叠纪末大灭绝后生物复苏迟缓之谜
地球竟花一千多万年抚平二叠纪末大灭绝伤痛？
地大团队首用数学模拟
揭开二叠纪末大灭绝后生物复苏迟缓之谜
二叠纪长着犬牙厉齿的丽齿兽咬杀吞食大型植食兽足类，然而，两者都在二叠纪末大灭绝中灭亡。图片来源：郭肖聪
2.52 亿年前的二叠纪末期发生了地球生命显生宙最大的灭绝事件。大灭绝之后陆地生态系统花费多长时间才恢复？陆地生物又是如何恢复的？
近日，以我校陈中强教授团队为主，联合来自美国加州科学院、英国布里斯托大学、美国密苏里科技大学和中国科学院研究人员组成的国际研究团队，首次利用数学模拟研究发现，二叠纪末大灭绝之后的陆地生态系统需要一千多万年的时间才能恢复，并揭秘了该阶段生物复苏的过程。相关成果近日在线发表于《英国皇家学会会刊》。
地球历史中曾发生过几次摧毁生态系统的大灭绝事件，其中包括广为人知的、将恐龙灭绝的白垩纪末大灭绝事件。在这次关于二叠纪末大灭绝的研究中，研究团队首次发现，2.52亿年大灭绝比其它灭绝事件对陆地生态系统来得更具破坏性。几乎每20个物种中就有19个遭受灭绝，仅有5%物种存活下来，生态系统也被摧毁殆尽，意味着生态系统需要重新建立。
二叠纪末期尽管很多兽足类体型变大、身长盔甲而自我保护，然而终究抵不过大灾难的冲击，躲不过灭绝的命运。图片来源：郭肖聪
二叠纪末大灭绝后陆地生态系统发生根本性变化，在大灾难中幸存下来的二齿兽一统江湖，成为陆地之王。图片来源：郭肖聪
为了复原生态系统灾后重建的具体过程，该文章的第一作者，我校的黄元耕博士，首次运用国际最先进的生态系统数学模拟技术，重建了二叠纪至三叠纪时期14个古群落的食物链网络。这些化石古群落采集自我国新疆北部地区，记录了生物对大灭绝事件的反馈过程。黄元耕说：“通过研究生物化石的形态功能、牙齿、胃容物和粪便化石，我们可以知道不同生物之间的捕食关系。这对我们建立准确的古食物网十分重要”。
古食物网由植物、软体动物、生活在湖泊中的昆虫、鱼类、两栖类和四足动物构成。这些四足动物小到蜥蜴类、大到巨型植食性动物，其中也包含凶猛的魔龙类，以及具有锋利牙齿的掠食者。当这些动物在二叠纪末生态危机中灭绝后，接下来的一千万年间，没有生物接替它们的位置，从而形成了极不稳定、脆弱的陆地生态系统。此后，恐龙和哺乳动物在三叠纪晚期开始出现。最早的恐龙体型很小，约一米长，主要以昆虫为食，但之后它们体型迅速变大，分化出肉食性和植食性物种。
文章通讯作者陈中强教授表示：“这是令人兴奋的成果。在此之前，我们可以描述古食物网，但很难定量测试它们的稳定性。中国西北地区良好的地质剖面与化石记录，以及先进的计算技术让我们可以像研究现代食物网一样，对古食物网进行深入研究，这些研究或许可以为我们未来的生态系统管理提供一些启示。”
文 | 庞伟红
图 | 郭肖聪微信编辑 | 王俊芳审核 | 魏海勇 王俊芳
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