大约 2.52 亿年前，一场被称为二叠纪末灭绝或“大灭绝”的激烈灾难导致 80% 以上的海洋生物和 70% 以上的陆地物种死亡。 数十万年来，玄武岩熔岩从地球的裂缝中渗出并喷出，将甲烷、二氧化碳、二氧化硫和其他温室气体喷洒到现在西伯利亚的大气中。

研究人员认为，三叶虫等海洋生物因海洋酸化和缺氧而灭绝，但专家们仍在争论到底是什么杀死了陆地动植物。一种流行的理论认为，有毒的火山化学物质削弱了臭氧层——类似于20 世纪末的氯氟烃 (CFC ) 的影响——增加了地表有害的紫外线 B (UVB) 辐射。  

为了验证这个想法，研究人员转向了古老针叶树的花粉粒化石。 科学家们在今年一月的《科学进展》上报告说，他们发现火山开始喷发后，植物增加了一种化学防晒霜的产量。

花粉提供了关键

二叠纪时期持续了大约5000万年，对于陆地生物来说是一个多事的时期。植物和动物群体变得更好地适应了干燥的土地，殖民了广阔的盘古大陆，脊椎动物变得更大、更敏捷。但二叠纪末期迫使陆地生态系统进行了硬重置，这将改写陆地生命的故事。几十年来，研究人员一直在问，是什么造成了如此巨大的破坏？

受到火山活动影响的臭氧层耗尽可能使生命几乎不适宜居住。该层可以保护生命免受有害的 UVB 辐射的影响，这种辐射会损害植物的繁殖和发育，并导致动物癌症，其影响会波及整个食物链。

为了看看是否能找到直接证据证明植物在火山活动期间遭受辐射增加，研究人员收集了二叠纪末灭绝事件之前数十万年到之后数十万年的岩石样本。他们总共收集了 32 个岩石样本，每个样本对应于不同的地质时期。他们用酸处理岩石，去除矿物质成分，只留下有机物质，包括花粉粒化石。

此后，“主要的挑战是从处理过的岩石样本中费力地挑选出单个花粉粒，”明斯特大学的古植物学家、该研究的作者之一菲利普·贾丁 (Phillip Jardine)说。 

这些颗粒的宽度只有人类头发的一半，必须在显微镜下进行识别，并单独测试是否含有 UVB 吸收化合物。研究人员使用了一种称为傅立叶变换红外显微光谱学的技术，该技术使科学家能够使用红外光检测化学特征。该团队测试了每个岩石样本大约 30 个颗粒，总共扫描了 1,000 多个花粉。

“之前曾有人提出[辐射暴露]作为灭绝的一种情况，但这是第一次真正得到证实。”

分析显示，在灭绝事件期间，植物产生的辐射吸收化合物明显激增。随着时间的推移，这种辐射暴露会阻碍植物的生长，甚至使它们不育，并直接影响动物的辐射中毒。

“[这项研究]提供了经验证据，表明二叠纪末灭绝期间紫外线水平较高，”瑞典自然历史博物馆的古生物学家 Vivi Vajda说，她没有参与这项研究。“之前曾有人提出[辐射暴露]作为灭绝的一种情况，但这是第一次真正得到证实。”

除了帮助解开数百万年前的谜团之外，这项研究还为研究古代辐射水平的技术提供了强有力的概念证明。“我发现非常有趣的是，研究人员发现了一种新的分子指纹，揭示了保护细胞壁（在本例中为花粉粒）免受紫外线和阳光损伤的物质，”瓦伊达说。“这为该领域的研究开辟了一条新途径，未来的研究人员可能会应用这种方法来测试其他地点和 其他灭绝事件。”

与现在的相似之处

二叠纪末期的灭绝发生在 2.5 亿多年前，但研究它的人看到了与现代人为环境变化的相似之处。

二叠纪末期的灭绝发生在 2.5 亿多年前，但研究它的人看到了与现代人为环境变化的相似之处。 它对陆地和海洋生物的影响表明，如果不加以控制，臭氧消耗和大气温室气体迅速增加的综合影响将是多么灾难性。

“虽然我并不是说如果没有《蒙特利尔议定书》，我们就会面临另一场二叠纪末大规模灭绝——总体背景显然非常不同——气候变化和臭氧不稳定的结合显然对生物圈可能非常有害”，贾丁说。“对我来说，[这项研究]显示了《蒙特利尔议定书》等国际协议的重要性，以及长期遵守这些协议的必要性。”