氧氣水平的快速波動恰逢地球第一次大滅絕

根據(jù)佛羅里達州立大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究，海洋氧氣水平的快速變化可能在推動地球第一次大滅絕中發(fā)揮了重要作用。

大約 4.43 億年前，地球上的生命正在經(jīng)歷晚奧陶世生物大滅絕 (LOME)，大約 85% 的海洋物種滅絕。科學(xué)家們長期以來一直在研究這種大規(guī)模滅絕，并繼續(xù)調(diào)查其可能的原因，例如在快速降溫的世界中減少棲息地喪失或海洋中持續(xù)的低氧條件。

通過測量元素鉈的同位素——它對古代海洋環(huán)境中的氧氣變化表現(xiàn)出特殊的敏感性——研究小組發(fā)現(xiàn)，先前記錄的這種大規(guī)模滅絕的模式與海洋氧氣水平最初的快速下降相吻合，隨后海洋氧氣水平的快速增加氧。他們的工作在線發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上.

“古生物學(xué)家注意到，有幾類生物，如筆石和腕足類動物，在這個大規(guī)模滅絕間隔的早期就開始衰退，但我們并沒有真正的環(huán)境或氣候特征的任何良好證據(jù)來證明早期地球、海洋和大氣科學(xué)系副教授、合著者賽斯·揚說：“這些群體的衰落是一種特定的機制。“這篇論文可以直接將滅絕的早期階段與氧氣的變化聯(lián)系起來。我們看到鉈同位素發(fā)生顯著變化，同時這些生物體開始穩(wěn)步下降，進入大滅絕事件的主要階段。”

氧氣減少后立即增加。氧氣的這種快速變化與傳統(tǒng)的第一次大規(guī)模滅絕和古代南極上的主要冰蓋生長相吻合。

Young 說：“對于當時生活在奧陶紀晚期的生物來說，海水中氧氣含量的湍流確實是一個很大的問題，這些生物最初可能已經(jīng)適應(yīng)了低氧條件，反之亦然。” “大陸附近海洋中的氧氣含量在較短的地質(zhì)時間尺度(幾十萬年)內(nèi)來回切換這一事實似乎確實對這些海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重破壞。”

晚奧陶紀滅絕是地球歷史上五次大滅絕之一，科學(xué)家們確信唯一一次發(fā)生在所謂的“冰屋”條件下，在這種情況下，地球表面存在廣泛的冰蓋。地球目前正在經(jīng)歷冰庫條件和生物多樣性的喪失，這使得這種古老的大規(guī)模滅絕成為當今條件的重要類比，同時隨著我們的氣候持續(xù)變暖和冰蓋消退，我們還試圖了解地球的未來。

之前對 LOME 周圍環(huán)境條件的研究使用了在含氧量更高的環(huán)境中的石灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)的證據(jù)，但這項研究使用了沉積在更深、缺氧水中的頁巖，這些頁巖記錄了不同的地球化學(xué)特征，使研究人員能夠得出關(guān)于全球海洋條件的結(jié)論, 而不是因地制宜。

“發(fā)現(xiàn)全球范圍內(nèi)低氧條件的最初擴張以及海洋動物數(shù)量下降的早期階段的巧合有助于更清楚地描繪出這次滅絕事件的情況，”主要作者內(nèi)文科齊克說，他是一名研究人員。西方學(xué)院訪問助理教授和前 FSU 博士生。

這篇論文的共同作者是佛羅里達州立大學(xué)的博士生 Sean Newby 和副教授 Jeremy Owens;前 FSU 博士后學(xué)者，現(xiàn)任查爾斯頓西奧多他們學(xué)院助理教授;中國科學(xué)院劉木、陳代釗;隆德大學(xué)的 Emma Hammarlund;和赫爾大學(xué)的大衛(wèi)邦德。