研究人员对南非这座被称为Koppie的小山的灰烬沉积进行了测年。Koppie的下部暴露于二叠纪末期灭绝之前的地层（Balfour组的Palingkloof成员），而上部则包含灭绝后沉积的层（Katberg组）。图片：JohnGeissman

根据新近重新发现的来自南非和澳大利亚的化石床，2.52亿年前的二叠纪末期大规模灭绝是地球上最大的生命变化之一，在陆地和海洋上，其灭绝的方式和时间有所不同。

对二叠纪晚期占主导地位的脊椎动物灭绝后的化石的新测年表明，陆地上的生态系统变化比海洋早几十万年，最终导致多达70％的陆地脊椎动物灭绝。之后发生海洋动物灭绝，近95％的海洋物种消失了，可能是在数万年的时间范围内发生的。

尽管大多数科学家认为，在现在的西伯利亚地区，在一百万年的时间内发生了一系列大规模的火山喷发，是导致二叠纪末期灭绝的主要原因。这是南半球陆地动物灭绝与北半球海洋动物灭绝之间的时间滞后，表明了不同的直接原因。

加州大学伯克利分校的古植物学家，整合生物学副教授辛迪·洛伊（CindyLooy）说：“大多数人认为陆地崩溃与海洋崩溃是同时发生的，并且是在南半球和北半球同时发生的。北半球和南半球的大变化并不同步这一事实对造成灭绝的假说有很大影响。海洋动物灭绝不必具有与陆地动物灭绝相同的原因或机制。”

Glossopteris的化石叶子，是二叠纪晚期生态系统扰动之前最常见、最占优势的南半球树木。图片：M.Grey，Joggins联合国教科文组织世界遗产，新斯科舍省

臭氧层消失是否导致灭绝？

洛伊实验室的成员对现有的植物进行了实验，以确定地球保护性臭氧层崩塌导致的辐照是否可能消灭了植物物种。其他全球变化（气候变暖、大气中二氧化碳的增加和海洋酸化的增加）也发生在二叠纪末期和三叠纪开始之初，并且可能是造成这种变化的原因。

在陆地上，最好的记录是在冈瓦纳地区的二叠纪末期脊椎动物灭绝。该地区位于超大陆的南半部，称为盘古大陆（Pangea），最终分隔成今天我们所知的大陆，即南极洲、非洲、南美和澳大利亚。在南非的卡鲁盆地（KarooBasin），占优势地位的食草动物，从二齿兽（Daptocephalus）组合变成了水龙兽（Lystrosaurus）组合。这些群体现已灭绝。

由一种舌羊齿属叫做Protohaploxypinuslimpidus的花粉化石。图片：加州大学伯克利分校，辛迪·洛伊

在海洋中，北半球拥有最好的灭绝记录，尤其是中国化石。二叠纪末期的灭绝可能与三叶虫的灭亡最相关。

为了更精确的取得陆地动物灭绝日期，包括洛伊在内的国际科学家团队在卡鲁盆地保存完好的火山灰沉积物中对锆石晶体进行了铀铅定年。洛伊证实在日期层以上几米处的沉积物中没有舌羊齿属花粉，这证明了这些种子蕨类植物曾经统治了晚期的二叠纪冈瓦纳植物群，但在那个时期灭绝了。

锆石（形成于火山内岩浆中并在喷发时喷入大气中的微观硅酸盐晶体）年龄为2.亿年，比在中国确定的二叠纪-三叠纪（PT）边界获得的日期早30万年。这意味着在南非假设包含PT边界的沉积物层实际上至少有30万年的历史。

锆石晶体代表了新研究的年代。图片：桑德拉·卡莫（SandraKamo）

同样，在澳大利亚，灰沉积的日期正好在记录最初植物灭绝的那一层之上，同样地，其出现时间比想象的要晚40万年。这项工作由内布拉斯加大学的克里斯托弗·菲尔丁（ChristopherFielding）及其同事于1月发表。

洛伊说：“卡鲁盆地是二叠纪末次脊椎动物更新换代的典范，但直到最近，它的年代测定还不够好。我们的新锆石日期显示，水龙兽底部比海洋灭绝早了几十万年，这与澳大利亚的模式相似。这意味着冈瓦纳的花卉和动物区系更新与北半球海洋不同步。

“多年来，我们已经知道，与海洋大灭绝相比，陆地生命的干扰脉冲深入到三叠纪。但是，陆地变化发生时间比海洋灭绝早如此之久，这是相当惊喜的。”

科尔比学院的罗伯特·加斯多尔多（RobertGastaldo）拿着水龙兽的头骨，这是南非卡鲁盆地的一种常见的二叠纪晚期合弓纲四足动物。标本收藏在南非格雷厄姆斯敦的奥尔巴尼博物馆。图片：罗伯特·加斯多尔多

洛伊和一个国际团队在他们的论文中得出结论：“陆地生态系统过渡应该在长兴期（二叠纪末期）以及可能的三叠纪早期更加逐步、复杂和细致地发生。”

洛伊及其同事于3月19日在开放获取杂志《自然通讯》上发表了他们的发现。