我国学者与国际合作者在晚古生代大冰期研究方面取得进展

文章摘要

我国学者与国际团队合作，在晚古生代大冰期研究方面取得重要进展。研究发现，尽管当时大气氧含量达峰值（约为现在1.2~1.7倍），且总体气候呈冰室状态，海底缺氧面积仍多次扩大，且与二氧化碳浓度快速上升及碳同位素负漂同步发生。通过耦合贝叶斯反演的碳-磷-铀循环模型，模拟表明有机碳埋藏增加可能导致大气氧升和二氧化碳下降，但巨量碳排放仍可引发变暖和缺氧。研究指出，即使在当前高氧和冰室气候条件下，全球变暖也可能导致海洋缺氧，对理解气候系统和预测环境变化趋势具有重要意义。相关成果发表于《PNAS》。

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图古生代海洋生物多样性、大气成分与海洋氧化状态演变过程

　　距今3.6~2.6亿年的晚古生代大冰期，是地球自陆地生态系统建立以来持续时间最长的冰室气候时期。该时期的大气二氧化碳水平跨越了从工业革命前的水平到未来高碳排放情景预期的范围（180~700 ppmv），而大气中的氧气水平则达到整个地球历史的峰值，约为当前大气氧气含量的1.2~1.7倍。尽管地质记录、化石证据以及生物地球化学模拟均支持当时大气含氧量升高，但在高氧大气与冰室气候的双重背景下，海洋氧化还原环境经历了怎样的演化过程，至今仍不清楚。

　　在国家自然科学基金重大项目（批准号：42293280）资助下，中国科学院南京地质古生物研究所陈吉涛研究员团队联合南京大学、美国、新西兰、丹麦等国内外研究团队，利用沉积地球化学和生物地球化学循环模型等手段，综合研究了晚古生代全球碳循环与海洋氧化还原状态。研究发现，在晚古生代大冰期的高峰期，也即显生宙的大气氧含量峰值期，海底缺氧面积仍反复扩大，并与大气二氧化碳浓度的快速上升及碳同位素的负漂同时发生。研究人员进一步利用耦合贝叶斯反演的碳-磷-铀生物地球化学循环模型，定量模拟了晚古生代冰室气候下海洋缺氧、碳循环和气候的演变过程。结果显示，海洋中有机碳埋藏的增加可能导致大气二氧化碳浓度下降和氧气浓度上升。尽管此时大气–海洋整体氧化水平很高，但间歇性的巨量碳排放也可以引起重复发生的气候变暖和海底缺氧。

　　研究说明，在人类当前所处的冰室气候和高氧化状态下，全球变暖依然会导致广泛的海洋缺氧。这一发现有助于我们更好地理解地球气候系统内部的关联与反馈机制，为预测当前全球变暖背景下海洋环境的变化趋势具有重要参考价值。

　　相关成果以“高大气氧含量与冰室气候条件下海洋缺氧事件依然反复出现（Repeated occurrences of marine anoxia under high atmospheric O₂ and icehouse conditions）”为题，发表于《美国科学院院报》（PNAS）。文章链接为https://doi.org/10.1073/pnas.2420505122。