2019-10-16 20:26:01
地质学家揭示缺氧导致古代海洋生物多样性丧失

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自2016年以来,塔林工业大学地质系的研究人员一直在从事一项研究项目,以分析志留纪生物多样性危机的成因。最近在《地质》杂志上发表的文章“将还原条件的逐步扩展与志留纪晚期海洋的逐步灭绝事件联系起来”,总结了这项研究的结果。

国际研究团队包括来自佛罗里达大学,塔林工业大学,南卡罗来纳大学和隆德大学的科学家。塔林工业大学地质学家Olle Hints的研究小组成员说:“我们的研究集中在大约4.25亿年前志留纪时期的地球环境条件和生物多样性的变化。”

在地球历史的后半十年中,有五次大灭绝是众所周知的。例如,在2.5亿年前的二叠纪时期末期,当时95%的动植物在短时间内消失了。今天,我们也面临着生物多样性的重大损失,对过去灭绝事件的了解使我们能够评估其潜在的进程和后果。在志留纪的严重生物危机(称为“劳事件”)中,近25%的海洋物种灭绝。

科学家着手确定事件发生的时间顺序和可能的机制。

关于远古生物群和环境的信息最好保存在海洋沉积岩中。对化石的研究使研究人员能够记录进化和生物多样性动态。化石在构造地质时间尺度和定年岩石中也起着至关重要的作用。只有建立了精确的时间范围,研究人员才能研究环境条件的变化方式和原因,以及环境条件如何影响生物圈。例如,构成石灰石矿物的原子为古代海洋和大气的化学组成及其演化提供了证据。通过结合古生物学和地球化学数据,可以得出有关生物群与环境之间关系的结论。

在这项工作中,研究人员专注于碳,硫和th同位素的研究。 “使我们的研究与众不同的是,首次从古生代岩石中分析了is的同位素,表明全球海洋的氧化还原条件发生了变化。所分析的岩石样品是从拉脱维亚和哥得兰岛收集的,它们曾经是在过去的5亿年中,该地区的岩石变化不大,因此原始信息仍然存在。对于地质学家来说,波罗的海地区是一个有益的自然实验室-世界上很少有地方古生代的岩石档案保存得很好,”辛茨教授说。

这一事实确保了分析的结果是可靠的。除了独特的岩石样品外,用于测量少量岩石粉末中稳定同位素比的尖端分析设备也发挥了至关重要的作用。大多数地球化学分析是由佛罗里达州立大学国家高磁场实验室的Chelsie N. Bowman和Seth A. Young教授进行的,这是世界上此类研究的最现代的分析设施之一。

分析结果首次表明,志留纪晚期物种的灭绝始于海洋中氧含量的逐渐下降,并在缺氧和可能的硫化水团到达浅海时达到了顶点。此更改相对较慢-大概花费了175-270 k.y.从最初阶段到危机达到顶峰。在最早遭受环境变化的生物中,有以鱼类和牙形牙为代表的脊椎动物,其多样性下降了近70%。环境变化对浮游生物的影响也很大,尽管发生的时间较晚。

Hints教授说:“研究如此遥远的过去有什么好处?一方面,我们可以确认,海洋氧化还原条件和氧气水平的变化对海洋生物造成了灾难性的后果,而脊椎动物是最早出现在海洋中的脊椎动物。受这些变化的影响。”

这是一个非常热门的问题,因为测量值和模型表明当今海洋中海洋缺氧的逐步扩大。地质数据证明,如果系统偏离平衡状态,那么从人类的角度来看,要恢复到事前状态将花费无望的长时间。

Hints教授说:“另一方面,我们可以从这个特定的例子以及整个地球历史中学到,每次危机都为进化创新奠定了基础,使更好的适应性生物得以生存,并出现了新的生物。” 

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