三億年前發(fā)生一次巨量碳排放事件 導致海洋缺氧和生物多樣性下降

  5月2日，中國科學院南京地質古生物研究所與南京大學、美國加州大學戴維斯分校等在國際著名的科學期刊《美國科學院院報》（PNAS）上合作發(fā)表一項重要研究成果：與當前地球環(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在關系，更準確地模擬和評估海洋缺氧程度，科學家們通過對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變的地質時期，當時的大氣二氧化碳和氧氣濃度也與現(xiàn)代相當，可以與現(xiàn)今人類生存的冰室氣候環(huán)境很好地進行類比。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前在冰室氣候下地球系統(tǒng)內部的關聯(lián)與反饋機制，從而更加準確地預測全球氣候環(huán)境變化與生物多樣性的未來發(fā)展趨勢。

 

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

 

  研究結果顯示，石炭紀晚期（約3.04億年前）冰室氣候下，約9萬億噸碳在30萬年內排向大氣，從而引起了當時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張至18%（自4%至22%左右），海洋生物多樣性在短期內顯著下降。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和營養(yǎng)輸入的增加（消耗氧氣）相關。