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安康高质量喝茶场子外卖推荐,中美合作探索地球生物演化之谜(科技大观),研究,地区,陆地
2024-06-10 02:17:41
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高山峡谷、草原森(sen)林、江(jiang)河湖海(hai)、沙漠戈壁(bi)……在地球这颗蓝色星球上,分布着丰富多彩的地质地貌和生物。然而,研究(jiu)发(fa)现,自地球现代生态系统形成以来,至(zhi)少发(fa)生过5次生物大灭绝(jue)。其中,2.52亿年前发(fa)生的二叠纪(ji)末生物大灭绝(jue)是最大的一次,有超过八成的海(hai)洋和陆地物种消失,地球生态系统一度回到地球早期的原始状态。

导致二叠纪(ji)末生物大灭绝(jue)的主要原因是什么?为了解开这一谜题,中美科研人员(yuan)展开了长期合(he)作研究(jiu)。1994年,美国麻省理工学院、美国自然历史博物馆(guan)的科研人员(yuan)来到浙(zhe)江(jiang)长兴煤(mei)山、广西来宾蓬莱滩等剖面,与(yu)中国学者进行联合(he)野外考察,开启双方在该领域的合(he)作。今年2月,中美两国科研人员(yuan)在国际学术刊(kan)物《科学进展》上发(fa)表最新(xin)研究(jiu)成果,测定了二叠纪(ji)末低纬(wei)度地区发(fa)生陆地生物大灭绝(jue)的精确时(shi)间,揭示了不(bu)同(tong)生态系统对环境恶化有不(bu)同(tong)的响应(ying)速度。

从地质演变史看,二叠纪(ji)时(shi)形成了一个统一的联合(he)古陆(泛大陆),当时(shi)全球海(hai)平面大幅下降,在泛大陆及其周边很少有保(bao)存完整的海(hai)相(xiang)二叠系—三叠系界线剖面。而中国华南地区位于古特提斯洋的东侧,含有保(bao)存完整的海(hai)相(xiang)连(lian)续剖面,这为研究(jiu)二叠纪(ji)末生物大灭绝(jue)提供了独(du)一无二的天然条件。30年来,中美科学家联合(he)攻(gong)关,取得了一系列重要科研成果。

第一,测定二叠纪(ji)末低纬(wei)度地区发(fa)生陆地生物大灭绝(jue)的精确时(shi)间。此前科学界普遍认为,此次生物大灭绝(jue)发(fa)生在约2.5亿年前,但对于不(bu)同(tong)地区、不(bu)同(tong)生态系统的大灭绝(jue)进程(cheng),还(hai)缺乏更为细致的研究(jiu)。中美研究(jiu)人员(yuan)通(tong)过10余(yu)年的野外采样和高精度同(tong)位素(su)测年,首(shou)次精确测定了二叠纪(ji)末低纬(wei)度地区陆地生物大灭绝(jue)的具体时(shi)间约为2.52亿年前。最新(xin)结果表明,在二叠纪(ji)末,赤道等低纬(wei)度地区的陆地生物大灭绝(jue)至(zhi)少比海(hai)洋生物大灭绝(jue)开始时(shi)间晚约6万年,比高纬(wei)度地区的陆地生物大灭绝(jue)开始晚约43万年,从而表明高纬(wei)度地区对地球环境灾变事件的响应(ying)可能更早。

第二,建立(li)此次生物大灭绝(jue)的定量化模式。由于化石记录不(bu)完整,如何(he)建立(li)生物大灭绝(jue)的精确模式也是一个难题。中美科研人员(yuan)利用约束最优化法和置(zhi)信区间等统计(ji)分析方法,建立(li)华南和西藏等地区的突发(fa)式生物大灭绝(jue)模式,这个定量化模式表明2.52亿年前大量海(hai)洋生物在很短的时(shi)间内快速消亡。

研究(jiu)人员(yuan)还(hai)根(gen)据全球古生物大数据库,对大灭绝(jue)前后不(bu)同(tong)纬(wei)度带的生物多样性变化进行了统计(ji)分析。结果显示,低纬(wei)度地区不(bu)仅生物灭绝(jue)发(fa)生得较晚,灭绝(jue)率也相(xiang)对较低,这可能说(shuo)明当时(shi)低纬(wei)度地区的陆地生态系统具有更高的环境抗压能力。研究(jiu)认为,在二叠纪(ji)末,陆地生物大灭绝(jue)最早开始于高纬(wei)度地区,逐渐(jian)推进到中、低纬(wei)度地区。而海(hai)洋生态系统的崩溃则有独(du)特的统一模式,总体来说(shuo)发(fa)生得更为迅速。

第三,确定此次生物大灭绝(jue)的主要原因。学界此前认为此次生物大灭绝(jue)是一个长期过程(cheng),可能经历了上千万年,与(yu)当时(shi)的大规模海(hai)平面下降有关。2004年,中美科研人员(yuan)在南京召开专(zhuan)题研讨会,探(tan)讨如何(he)解开这次生物灭绝(jue)事件的原因。科研人员(yuan)还(hai)在煤(mei)山剖面打了两个科学钻。通(tong)过一系列地球化学环境指标的研究(jiu)和分析,科研人员(yuan)发(fa)现这次生物大灭绝(jue)经历的时(shi)间非常短暂,伴随有碳、氧(yang)同(tong)位素(su)的急剧变化。这说(shuo)明,与(yu)大规模岩浆和火(huo)山活动相(xiang)关的大量温(wen)室气体排放和快速升温(wen),导致当时(shi)海(hai)水缺氧(yang)、酸化、陆地干旱化和植被系统崩溃等,这是2.52亿年前生物大灭绝(jue)的主要原因。

数十亿年的地球历史为我们(men)提供了一个天然的实验室。二叠纪(ji)末生物大灭绝(jue)的研究(jiu)进展再次发(fa)出警醒,地球表面大规模碳排放和快速升温(wen)可能对地球生态系统和生物多样性造成严重威胁,对人类生存和发(fa)展构成重大风险。

地球科学的研究(jiu)急需新(xin)范式、跨圈层交叉研究(jiu),需要古—今、海(hai)—陆、冷—热和长—短等不(bu)同(tong)维度的对比研究(jiu)。中美科研人员(yuan)发(fa)挥各自优长,在探(tan)索地球生命演化与(yu)碳循(xun)环方面正开启新(xin)的合(he)作进程(cheng)。

(作者为中国科学院院士(shi)、南京大学地球科学与(yu)工程(cheng)学院教授)

发(fa)布于:北京市
版权号:18172771662813
 
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