揭开地球第一次大灭绝背后令人惊讶的秘密

加拿大魁北克安蒂科斯蒂岛奥陶纪露头化石的详细图像。 图片来源：渥太华大学 André Desrochers

一组研究人员发表了一项新研究，探讨了奥陶纪晚期大灭绝的原因。

我们都知道恐龙在一次大灭绝中灭绝了。 但是你知道还有其他的大灭绝吗？ 有五次极其重要的大规模灭绝，被称为“五大”，其中地球上至少四分之三的物种在给定的地质时期内面临灭绝。 随着当前全球变暖和气候变化的趋势，许多研究人员现在认为我们可能会排在第六位。

发现地球大灭绝的根本原因长期以来一直是科学家们的热门话题，因为了解过去灭绝大多数物种的环境条件有助于防止类似事件在未来发生。

雪城大学地球与环境科学系的一组科学家 加州大学伯克利分校 和加州大学河滨分校、勃艮第-弗朗克孔德大学、新墨西哥大学、渥太华大学、中国科技大学和斯坦福大学最近共同撰写了探索晚奥陶纪大灭绝（LOME）的研究，这是第一个或最古老的“五巨头（4.45 亿年前）。大约）”。 大约 85% 的海洋物种，其中大部分生活在大陆附近的浅海中，在那段时间消失了。

加拿大魁北克安蒂科斯蒂岛奥陶纪露头化石的详细图像。 图片来源：渥太华大学 André Desrochers

加州大学河滨分校的主要作者 Alexandre Paul（现为法国第戎 Bourgogne-Franche-Comté 大学的博士后研究员）和他的合著者调查了灭绝之前、期间和之后的海洋环境，以便确定事件是什么样的。 酿造并打开。 他们的研究结果发表在期刊上 自然地球科学 今天（2021 年 11 月 1 日）。

为了描绘奥陶纪时期的海洋生态系统，加州大学伯克利分校的副教授、大灭绝专家赛斯芬尼根说，海洋充满了生物多样性。 海洋包含一些最早由动物制成的珊瑚礁，但它们缺乏丰富的脊椎动物。

“如果你去奥陶纪海潜水，你会看到一些熟悉的群体，如牡蛎、蜗牛和海绵，但也会看到许多其他现在多样性较少或完全灭绝的群体，如三叶虫、兽脚类动物和类肉动物，”芬尼根说。

与快速的大规模灭绝不同，例如 白垩Finnegan 说，第三次灭绝发生在大约 6550 万年前恐龙和其他物种突然死亡的地方。Lomi 发生在很长一段时间内，估计从不到 50 万年前到近 200 万年前不等。

加拿大魁北克安蒂科斯蒂岛奥陶纪露头化石的详细图像。 图片来源：渥太华大学 André Desrochers

关于 LOME 的主要争论之一是海水中缺氧是否导致了那个时期的大规模灭绝。 为了研究这个问题，该团队将地球化学测试与数值模拟和计算机建模相结合。

雪城大学地球与环境科学教授卢尊立和他的学生测量了那个时期碳酸盐岩中的碘浓度，并贡献了关于不同海洋深度氧含量的重要发现。 碳酸盐岩中碘的浓度可作为地球历史上海洋含氧量变化的指标。

他们的数据以及计算机模型模拟表明，在大多数生物生活的浅海动物栖息地的灭绝事件期间，没有缺氧或缺氧的证据，这意味着气候变冷发生在奥陶纪晚期以及与可能导致 LOME 的其他因素。

另一方面，气候建模专家亚历山大·保罗说，有证据表明，深海缺氧在同一时期扩大，这是经典海洋氧气模型无法解释的谜团。

“预计上层海洋会因冷却而氧化，因为大气中的氧气优先溶解在冷水中，”鲍尔说。 “然而，我们惊讶地看到下层海洋中缺氧的普遍存在，因为地球历史上的缺氧通常与火山引起的全球变暖有关。”

他们将深海缺氧归因于海水在全球海洋中的循环。 Buhl 说，要记住的一个关键点是海洋环流是气候系统的一个非常重要的组成部分。

他是加州大学河滨分校教授、高级设计师安迪·里奇韦尔 (Andy Ridgewell) 领导的团队的一员，他的计算机建模结果表明，气候变冷可能改变了海洋环流模式，阻止了浅海富氧水流向海洋。海洋深处。

Lu 表示，认识到气候变冷也可能导致海洋某些部分的氧气含量降低，这是他们研究的一个关键点。

“几十年来，我们领域的主流学派一直认为全球变暖正在导致海洋失去氧气，从而影响海洋生物的生存能力，可能会破坏整个生态系统的稳定，”卢说。 “近年来，越来越多的证据表明，在地球历史上，氧气含量在较冷的气候中也有所下降。”

虽然奥陶纪晚期灭绝的原因尚未完全达成一致，并且在一段时间内也不会达成一致，但该团队的研究排除了氧合变化作为这种灭绝的一种解释，并添加了新的数据，支持温度变化作为灭绝的机制洛美。

Buhl 希望通过更好的气候数据和更复杂的数值模型，他们将能够更可靠地表示可能导致晚奥陶纪大灭绝的因素。

参考文献：“奥陶世晚期由于海洋环流重组导致缺氧垂直分离”，Alexander Ball、Zunli Lu、Wani Lu、Richard J. 里奇韦尔，2021 年 11 月 1 日，可在此处获取。 自然地球科学.
DOI：10.1038 / s41561-021-00843-9