三億年前發(fā)生一次巨量碳排放事件 導(dǎo)致海洋缺氧和生物多樣性下降

  5月2日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所與南京大學(xué)、美國加州大學(xué)戴維斯分校等在國際著名的科學(xué)期刊《美國科學(xué)院院報(bào)》（PNAS）上合作發(fā)表一項(xiàng)重要研究成果：與當(dāng)前地球環(huán)境類似的約3億年前的晚古生代大冰期期間，曾發(fā)生一次短暫的巨量碳排放事件，引起了海洋缺氧及海洋生物多樣性顯著降低。

 

  當(dāng)前，地球正處于從3400萬年前就已開始的新生代冰室氣候，隨著近百年來全球氣溫的快速升高，兩極冰川消融加劇，海平面上升，海洋缺氧程度加重，導(dǎo)致全球生物多樣性降低。為了找到全球冰室氣候背景的變暖與海洋缺氧、生物多樣性變化的內(nèi)在關(guān)系，更準(zhǔn)確地模擬和評(píng)估海洋缺氧程度，科學(xué)家們通過對(duì)地球歷史的冰室氣候的研究尋找答案。

 

  3.6億至2.8億年間的晚古生代大冰期是地球持續(xù)時(shí)間最長、規(guī)模最大的一次冰室氣候，也是陸生高等植物及陸地生態(tài)系統(tǒng)建立以來唯一一次記錄了地球由冰室氣候向溫室氣候轉(zhuǎn)變的地質(zhì)時(shí)期，當(dāng)時(shí)的大氣二氧化碳和氧氣濃度也與現(xiàn)代相當(dāng)，可以與現(xiàn)今人類生存的冰室氣候環(huán)境很好地進(jìn)行類比。因此，研究晚古生代大冰期已經(jīng)發(fā)生過的碳排放與全球變暖事件所造成的影響，將有益于更加深入地理解當(dāng)前在冰室氣候下地球系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)與反饋機(jī)制，從而更加準(zhǔn)確地預(yù)測全球氣候環(huán)境變化與生物多樣性的未來發(fā)展趨勢。

 

  通過對(duì)我國華南石炭紀(jì)地層近10年來開展的地層學(xué)、古生物學(xué)、沉積學(xué)、沉積地球化學(xué)、數(shù)值模擬等多學(xué)科的綜合研究，由南京古生物所陳吉濤研究員與南京大學(xué)王向東教授、美國加州大學(xué)戴維斯分校伊莎貝爾·蒙特尼資教授等領(lǐng)銜的國際合作團(tuán)隊(duì)，首次發(fā)現(xiàn)了石炭紀(jì)晚期冰室氣候下的一次巨量碳排放事件。

 

  研究結(jié)果顯示，石炭紀(jì)晚期（約3.04億年前）冰室氣候下，約9萬億噸碳在30萬年內(nèi)排向大氣，從而引起了當(dāng)時(shí)全球氣候的顯著變暖。其間海水表面溫度升高約4攝氏度（自25攝氏度至29攝氏度），全球海洋缺氧面積擴(kuò)張至18%（自4%至22%左右），海洋生物多樣性在短期內(nèi)顯著下降。地球系統(tǒng)模型研究表明，在冰室氣候的全球變暖期間，廣泛的海洋缺氧可能與海水分層的增強(qiáng)和營養(yǎng)輸入的增加（消耗氧氣）相關(guān)。