中國科大揭示二疊紀末生命大滅絕新機制

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據中國科學技術大學網站,中國科學技術大學沈延安課題組以高精度鎳 (Ni) 同位素分析為主要手段對加拿大北極地區的晚二疊 – 早三疊地層進行了系統研究,提出西伯利亞大火成岩省噴發產生的含鎳氣溶膠是二疊紀末生命大滅絕的重要因素這一新觀點。相關研究成果近日發表於學術期刊《自然 – 通訊》(Nature Communications)。

最近的精確年齡測試表明,西伯利亞大火成岩省在二疊紀末生命大滅絕事件的 30 萬年之前就已經開始噴發,因此大火成岩省的噴發和生命滅絕的成因聯繫成為地球生物學領域未解的重要科學問題。

中國科大研究認為,西伯利亞大火成岩省的噴發形成了大量含 Ni 的氣溶膠,它們經過全球大氣環流的傳輸沉降至海洋和陸地。Sverdrup 盆地的 Ni 同位素組成清晰地記錄了從火山噴發、大氣傳輸到海洋化學組成變化這一系統過程 (下圖)。Ni 是海洋生物的重要營養元素之一,因此含 Ni 氣溶膠的大量沉降提高了海洋的初級生產力,同時大量消耗了海水中的氧氣,其造成的環境惡果是海洋的缺氧和酸化。大量含 Ni 氣溶膠的沉降也造成了陸地生物生長環境的惡化,因為過量的 Ni 不利於植物的光合和呼吸作用、限制植物的生長及其多樣性,最後導致植物的死亡。該研究不僅證明了 Ni 在改變海洋和陸地環境方面的重要作用,而且為西伯利亞大火成岩省噴發和全球環境變化之間的成因聯繫搭建了橋樑。

中國科大揭示二疊紀末生命大滅絕新機制

沈延安介紹稱,在過去 5.4 億年以來地球上共發生了五次生命大滅絕事件,該項研究是首次應用 Ni 同位素解析生命滅絕過程中的劇烈環境變化。

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論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-021-22066-7

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