冈瓦纳西南部特雷斯塞罗斯（Tres Cerros）地区河岸森林的古生态动态：从早二叠世时期的殖民阶段到晚二叠世的灭绝事件

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Paleoecological dynamics of a Riparian forest in southwestern Gondwana's Tres Cerros group: From early Cisuralian colonization to Lopingian extinction

【字体：大中小】 时间：2026年05月02日 来源：Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 2.6

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摘要

拉戈隆德里纳盆地（位于阿根廷巴塔哥尼亚地区）保存了冈瓦纳大陆西南部最南端的二叠纪陆地生态系统。这些生态系统在持续的地形隔离条件下形成，整个西乌拉利亚期（Cisuralian）至洛平期（Lopingian）期间都保持着湿润的温带气候，从而促进了舌叶蕨类植物（glossopterids）主导的河岸森林的地域分化和物种特有性。通过整合沉积相特征、分类组成和生态指标的冲积植物序列分析方法重建了生态系统动态，其中熵（H′）被用作局部α多样性的代理指标。研究识别出四个主要的生态阶段：在晚西乌拉利亚期，低熵的先锋植物群落占据了砾石滩表面和近岸洪泛区；而在瓜达卢皮安期（Guadalupian），苔藓植物群落则生长在积水区域。随着构造活动的暂停和栖息地复杂性的增加，多层的落叶舌叶蕨类森林达到了物种多样性的峰值；然而，快速的沉积作用和频繁的河道改道现象抑制了泥炭的形成。在瓜达卢皮安期与洛平期交界处，由于构造活动的重新激活以及乔伊约伊大型火成岩省（Choiyoi Large Igneous Province）的火山活动，导致了水文不稳定性和栖息地破碎化，约50%的物种消失。到了洛平期，植被退缩到河流边缘和冲积扇地形上，群落熵急剧下降，舌叶蕨类和马拉蒂亚蕨类（marattialean ferns）成为优势物种。长期的生态压力使得对水分敏感的物种在二叠纪末期提前灭绝，最终形成了几乎荒芜的景观。研究结果表明，河流形态动力学、地形隔离以及区域构造-火山作用共同控制了这一孤立冈瓦纳生态系统的多样性变化和物种灭绝过程。

引言

拉戈隆德里纳盆地位于阿根廷巴塔哥尼亚地区的德塞阿多山脉（Deseado Massif）中（见图1A–E），保存了南美洲最南端的二叠纪陆地沉积序列，这些沉积物属于特雷斯塞罗斯组（Tres Cerros Group）。该盆地的填充物，尤其是拉戈隆德里纳组（La Golondrina Formation），以其丰富的且保存完好的化石植物群而闻名，六十多年来一直是分类学和生物地层学研究的重点对象（参考文献：Archangelsky, 1958; Cariglino, 2011, 2013, 2015; Cariglino et al., 2009, 2012等）。此外，该地区的构造和地质动力学特征也已得到充分研究（参考文献：Giacosa et al., 1998, 2010; Pankhurst et al., 2003, 2006; Guido and de Barrio, 2004, 2004; Navarrete et al., 2023）。然而，将丰富的古生物学数据与详细的沉积学分析相结合以重建生态系统动态和恢复力的综合古生态学研究至今仍未能实现。尤为关键的是，导致二叠纪末期这一独特冈瓦纳生态系统崩溃的具体因素仍不明确。

本研究通过对拉戈隆德里纳组进行高分辨率的时空古生态学分析，旨在填补这一空白。主要目标包括：（1）利用冲积植物序列方法重建整个二叠纪的生态系统演化过程；（2）通过生态指数量化分类多样性和群落结构的变化，其中熵（Shannon–Wiener H′）用于表示局部尺度（0.1–1平方公里）的现代α多样性；（3）评估河流形态动力学和区域构造-火山事件对生态系统恢复力的影响及其对物种灭绝的驱动作用。研究方法基于冲积植物序列的重建，即系统地分析植物群落在沉积能量、基质组成和水文连通性梯度上的分布。通过分析河流形态动力学变化与化石组成之间的相互作用，评估物种的恢复力并确定可能的死亡原因。研究假设河流形态动力学变化与区域构造-火山事件的相互作用是导致冈瓦纳大陆西南部物种多样性变化和最终灭绝的主要驱动力。所建立的古生态学框架为理解冈瓦纳大陆西南部大规模的古植物地理格局（约10,000平方公里）以及该生态系统对引发二叠纪末期大灭绝的大气扰动的响应提供了全面的基础。

章节摘录

地质背景

20世纪50年代初，阿根廷国家石油公司（YPF）在德塞阿多山脉进行的地质勘探工作中首次发现了含有二叠纪化石的沉积序列。这些上古生代地层在70年代和80年代的多项区域地质研究中被提及（参考文献：Panza, 1995）。拉戈隆德里纳盆地作为一个独立的构造-沉积单元，由贾尔芬（Jalfin）在1987年和1990年正式定义。该盆地被归类为板内非火成岩沉积体。

材料与方法

本文的古生态学重建采用了综合的多步骤方法论。首先，根据岩相特征、古土壤特性和沉积环境确定岩相组合（第3.1节）。其次，利用这些岩相组合沿河流梯度重建冲积植物序列，绘制沉积环境与古植物群落之间的空间关系（第3.2节）。

描述

拉戈隆德里纳组的下层成员——拉古纳利洛段（Laguna Lillo Member）厚度约为450至650米，其露头仅限于盆地的南部区域（见图1E）。该段的多样性指数为：H′=1.99，D=0.89，J′=0.72。共识别出两种岩相组合（见表2）。

拉戈隆德里纳组的构造-沉积演化

拉戈隆德里纳组植物群的多样性变化从西乌拉利亚期到洛平期呈现出明显的时间规律性，反映了大陆沉积系统内的长期生态和气候变化。这些变化与拉戈隆德里纳盆地的构造-沉积演化过程密切相关（参考文献：Jalfin, 1987; Archangelsky et al., 1996）。根据这些研究者的解释，盆地沉积物可以分为两个主要周期：

结论

整个二叠纪期间，拉戈隆德里纳盆地一直保持湿润和温带气候，其古地理隔离促进了显著的地域分化和物种特有性。在这种气候和地理条件下，河流水动力作用主导了生态系统结构，季节性洪水、快速沉积以及频繁的河道改道阻止了积水区域的长期生物量积累。因此，尽管沉积物富含有机质，拉戈隆德里纳组中并未形成煤层。

CRediT作者贡献声明

吉列尔莫·A·贾尔芬（Guillermo A. Jalfin）： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、项目管理、方法论设计、数据收集、数据分析及概念构思。马塞洛·克劳泽（J. Marcelo Krause）： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法论设计、数据分析及概念构思。芭芭拉·卡里格利诺（Bárbara Cariglino）： 负责撰写、审稿与编辑、数据收集。诺拉·赫伯特（Nora Herbst）： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写。

未引用参考文献

Chebli et al., 1976

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本研究结果的财务或个人利益冲突。

致谢

灯塔能源研发计划（Lighthouse Energy R&D Program）以及

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摘要

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