三亿年前发生一次巨量碳排放事件 导致海洋缺氧和生物多样性下降

文章来源:光明日报记者苏雁 通讯员姬2022-05-04 09:17

  5月2日,中国科学院南京地质古生物研究所与南京大学、美国加州大学戴维斯分校等在国际著名的科学期刊《美国科学院院报》(PNAS)上合作发表一项重要研究成果:与当前地球环境类似的约3亿年前的晚古生代大冰期期间,曾发生一次短暂的巨量碳排放事件,引起了海洋缺氧及海洋生物多样性显著降低。
 
  当前,地球正处于从3400万年前就已开始的新生代冰室气候,随着近百年来全球气温的快速升高,两极冰川消融加剧,海平面上升,海洋缺氧程度加重,导致全球生物多样性降低。为了找到全球冰室气候背景的变暖与海洋缺氧、生物多样性变化的内在关系,更准确地模拟和评估海洋缺氧程度,科学家们通过对地球历史的冰室气候的研究寻找答案。
 
  3.6亿至2.8亿年间的晚古生代大冰期是地球持续时间最长、规模最大的一次冰室气候,也是陆生高等植物及陆地生态系统建立以来唯一一次记录了地球由冰室气候向温室气候转变的地质时期,当时的大气二氧化碳和氧气浓度也与现代相当,可以与现今人类生存的冰室气候环境很好地进行类比。因此,研究晚古生代大冰期已经发生过的碳排放与全球变暖事件所造成的影响,将有益于更加深入地理解当前在冰室气候下地球系统内部的关联与反馈机制,从而更加准确地预测全球气候环境变化与生物多样性的未来发展趋势。
 
  通过对我国华南石炭纪地层近10年来开展的地层学、古生物学、沉积学、沉积地球化学、数值模拟等多学科的综合研究,由南京古生物所陈吉涛研究员与南京大学王向东教授、美国加州大学戴维斯分校伊莎贝尔·蒙特尼资教授等领衔的国际合作团队,首次发现了石炭纪晚期冰室气候下的一次巨量碳排放事件。
 
  研究结果显示,石炭纪晚期(约3.04亿年前)冰室气候下,约9万亿吨碳在30万年内排向大气,从而引起了当时全球气候的显著变暖。其间海水表面温度升高约4摄氏度(自25摄氏度至29摄氏度),全球海洋缺氧面积扩张至18%(自4%至22%左右),海洋生物多样性在短期内显著下降。地球系统模型研究表明,在冰室气候的全球变暖期间,广泛的海洋缺氧可能与海水分层的增强和营养输入的增加(消耗氧气)相关。

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