【中国科学报】中国科大提出二叠纪末生命大灭绝新成因

  中国科学技术大学沈延安课题组最近以高精度镍同位素分析为主要手段,对加拿大北极地区的晚二叠—早三叠地层进行了系统研究,提出西伯利亚大火成岩省喷发产生的含镍气溶胶是二叠纪末生命大灭绝的重要因素。该成果日前发表于《自然—通讯》。

  距今约2.5亿年的二叠纪末期,地球上发生过一次最大规模的生命灭绝事件,造成海洋中超过90%、陆地上超过70%的生物消失。学者一般认为其根源在于西伯利亚大火成岩省的喷发,但最近精确年龄测试表明,西伯利亚大火成岩省在大灭绝事件的30万年前就已经开始喷发。

  论文第一作者李梦涵介绍,他们的研究对象是分布在加拿大北极地区Sverdrup盆地的Buchanan Lake剖面,它是研究二叠纪末火山喷发如何驱动环境变化的理想地区。研究人员对剖面进行高精度镍同位素测试后发现,镍同位素的组成与当时海水中的氧气含量以及化学组成具有良好的相关性。在二叠纪末生命大灭绝层位,镍含量突然大幅下降。另外,剖面的镍同位素组成非常轻,是35亿年以来沉积岩中最轻的镍同位素组成。

  该研究认为,西伯利亚大火成岩省的喷发形成了大量含镍的气溶胶,它们经过全球大气环流的传输沉降至海洋和陆地。含镍气溶胶的大量沉降提高了海洋的初级生产力,同时大量消耗了海水中的氧气,其造成的环境恶果是海洋缺氧和酸化。大量含镍气溶胶的沉降也造成了陆地生物生长环境恶化,因为过量的镍不利于植物光合和呼吸作用、限制植物生长及其多样性,最后导致植物死亡。

  沈延安介绍,在过去5.4亿年,地球上共发生了5次生命大灭绝事件。该项研究首次应用镍同位素解析生命灭绝过程中的剧烈环境变化,为理解生命和环境的相互作用提供了新视角。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-021-22066-7

  (原载于《中国科学报》 2021-04-08 第4版)

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