“活着的确很糟糕” –海洋脱氧与古代的灭亡联系在一起

研究人员提供了新的证据，表明海洋脱氧消除了地球历史上“五大”物种灭绝之一期间的生物多样性-有关气候变化的信息为当今海洋中的氧气减少提供了相关信息。

在一项新的研究中，斯坦福大学的研究人员大力支持了这样一种理论，即大约4.44亿年前地球海洋中缺乏氧气导致了毁灭性的死亡。新的结果进一步表明，这些缺氧（从低氧到无氧）条件持续了超过300万年，这比地球历史上类似的破坏生物多样性的法术长得多。

除了加深对古代大规模灭绝事件的了解之外，这些发现对于当今还具有重要意义：全球气候变化正在导致公海和沿海水域氧气含量的下降，这一过程可能给各种物种带来厄运。

该研究的主要作者理查德·乔治·斯托克说：“我们的研究排除了在数亿年前发生的大规模死亡期间缺氧条件的程度和强度方面的许多不确定性。”研究合著者埃里克·斯珀林（Erik Sperling），斯坦福大学地球，能源与环境科学学院（斯坦福地球学院）的地质科学助理教授。“但是研究结果不仅仅局限于一种生物灾难。”

这项研究于4月14日发表在《自然通讯》上，集中于一个称为奥陶纪晚期大规模灭绝的事件。它被公认为是地球历史上“五大死亡”之一，最著名的是白垩纪-古近纪事件，大约在6500万年前消灭了所有非禽类恐龙。

水世界

在大约4.5亿年前的奥陶纪晚期事件开始时，世界与今天甚至恐龙时代完全不同。绝大多数生命仅发生在海洋中，而植物才刚刚开始出现在陆地上。大多数现代大陆被卡在一起，称为一个名为冈瓦纳的单一超级大陆。

灭绝的最初开始是由于全球变冷使冈瓦纳大部分地区陷于冰川之下。大约在四亿四千四百万年前，第二次灭绝的脉冲就在海南人和罗德丹人的地质阶段之间的边界上形成了，尽管不是最终的，但这在很大程度上归因于海洋的缺氧。到奥陶纪晚期事件最终过去时，约有85％的海洋物种从化石记录中消失了。

在加拿大育空地区皮尔河上裸露的层状黑色页岩和and石，是在奥陶纪晚期和志留纪早期沉积的。这些沉积物未显示出由于海床缺氧条件而在海底生活的生物的证据。研究人员使用新的痕量金属同位素数据和不确定性模型估算了这段时间内低氧条件的全球范围。

斯坦福大学的研究人员及其研究同事专门研究了第二次物种灭绝。该小组试图限制不确定性的发生，因为在地球上的海洋中何处发生了溶解氧的缺乏（对当时的海洋生物学至关重要），以及这种溶解的程度和持续时间。先前的研究已经通过分析包含铀和钼等金属同位素的古老沉积物来推断海洋氧浓度，这些沉积物在缺氧和充氧条件下会经历不同的化学反应。

基本证据

Stockey领导了一个新模型的构建，该模型结合了先前发表的金属同位素数据以及利比亚Murzuq盆地黑页岩冰雹样本的新数据，这些数据在大灭绝期间保存在地质记录中。该模型考虑了31种与金属有关的变量，包括从土地上浸出并通过河流到达海洋进入海底的铀和钼的量，从而建立了一个宽泛的网络。

该模型的结论：在任何合理的情况下，大范围的地球海底都必须发生严重且长时间的海洋缺氧。斯珀林说：“借助这种模型，我们可以自信地说，长期而深刻的全球缺氧事件与奥陶纪晚期第二次大规模灭绝的脉动有关。”“对于大多数海洋生物而言，Hirnantian-Rhuddanian边界确实是一个活着的非常糟糕的时刻。”

对生物多样性的影响

过去的经验教训表明，现代海洋中越来越多地记录了脱氧作用，特别是在架有主要陆地的大陆架的上坡上，这将使许多生物体承受压力，可能濒临灭绝。Stockey说：“低氧条件不会对生存造成严重影响。”

这样，除了使遥远的地球照射到地球上之外，这项研究的发现还可以帮助研究人员更好地对现在的行星进行建模。

斯珀林说：“实际上，在模拟现代海洋中的氧合作用方面存在很大的问题。”“并且通过扩大我们对过去海洋表现的思考，我们可以获得对当今海洋的一些见解。”

参考：Richard G. Stockey，Devon B.Cole，Noah J.Planavsky，David K.Loydell，JiříFrýda和Erik A.Sperling的“志留纪早期的持久全球海洋游憩藻”，自然通信，DOI：
10.1038 / s41467-020-15400-y

该研究的共同作者是佐治亚理工学院，耶鲁大学，朴茨茅斯大学和捷克生命科学布拉格大学。

这项研究得到了Alfred P. Sloan基金会，国家科学基金会，Packard基金会和NASA的支持。