中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所研究員陳吉濤領(lǐng)銜的國際團隊發(fā)現(xiàn)，人類當前所處的冰室氣候和高氧化環(huán)境與晚古生代大冰期相近，全球變暖依然可能導致廣泛的海洋缺氧。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于美國《國家科學院院刊》。
距今3.6億至2.6億年的晚古生代大冰期，是地球自陸生高等植物及陸地生態(tài)系統(tǒng)建立以來持續(xù)時間最長的冰室氣候時期。該時期為異常高氧環(huán)境。關(guān)于高氧大氣與冰室氣候下海洋氧化還原環(huán)境是如何演化的，仍然缺乏直接證據(jù)。
研究團隊對華南板塊貴州羅甸盆地3.1億至2.9億年前的碳酸鹽巖沉積序列開展了高時間分辨率的鈾同位素（238U/235U）研究。他們結(jié)合該研究時段的碳同位素和大氣二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，以及火山活動、植被演化等地質(zhì)事件，利用生物地球化學循環(huán)模型等，綜合探討了該時段的全球碳循環(huán)與海洋氧化還原狀態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管研究時段為晚古生代大冰期的高峰期，也是顯生宙的大氣氧含量峰值期，但鈾同位素比值多次顯著下降，表明海底缺氧面積反復(fù)擴大。值得注意的是，每次鈾同位素比值下降均與大氣二氧化碳濃度快速上升及碳同位素負漂同時發(fā)生。
研究人員利用耦合貝葉斯反演的碳-磷-鈾生物地球化學循環(huán)模型，定量模擬了在晚古生代冰室氣候下的海洋缺氧、碳循環(huán)和氣候的演變過程。結(jié)果顯示，在整個研究時段，海洋中有機碳埋藏的增加，可能造成大氣二氧化碳濃度下降和氧氣濃度上升。然而，盡管此時大氣-海洋整體氧化水平很高，但間歇性的巨量碳排放也可以引起重復(fù)發(fā)生的氣候變暖和海底缺氧，使得全球海洋缺氧面積擴大至4%至12%，甚至可能導致海洋生物多樣性停滯或下降。
正如晚古生代大冰期一樣，在當前人類所處的冰室氣候和高氧化狀態(tài)下，全球變暖依然可能導致廣泛的海洋缺氧。這一發(fā)現(xiàn)有助于人們更好地理解地球氣候系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)與反饋機制，對預(yù)測當前全球變暖背景下海洋環(huán)境的變化趨勢具有重要參考價值。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2420505122
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