全球变暖竟让海洋缺氧 3亿年前古气候研究警示危机
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2025-06-24 12:37:06
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记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该研究所陈吉涛研究员领衔的国际研究团队，联合南京大学、美国、新西兰、丹麦等国内外同行，近期开展的一项关于高氧环境下全球变暖对海洋影响的研究成果，于北京时间6月24日在期刊《美国科学院院报》（PNAS）发表。
△图1.古生代海洋生物多样性、大气成分与海洋氧化状态。距今3.6–2.6亿年的晚古生代大冰期，是地球自陆生高等植物及陆地生态系统建立以来持续时间最长的冰室气候时期。这一时期，大气中的氧气水平达到整个地球历史的峰值，约为当前大气氧气含量的1.2—1.7倍。这种异常高氧环境可能与海洋、陆地动物的巨型化现象息息相关，也可能是触发从石炭纪中期至二叠纪早期海洋生物大辐射事件的一个原因。尽管地质记录、生物化石证据以及生物地球化学模型重建均支持当时大气含氧量升高，但关于高氧大气与冰室气候下海洋氧化还原环境如何演化，一直缺乏直接证据。
△图2. 石炭–二叠纪之交古地理与华南罗甸盆地纳庆剖面柱状图。研究团队对华南板块贵州罗甸盆地3.1—2.9亿年前的碳酸盐岩沉积序列开展了研究，综合探讨了该时段的全球碳循环与海洋氧化还原状态。研究结果显示，在整个研究时段，海洋中有机碳埋藏的增加可能导致大气二氧化碳浓度下降和氧气浓度上升。
尽管此时大气—海洋整体氧化水平很高，但间歇性的巨量碳排放也可以引起重复发生的气候变暖和海底缺氧，导致全球海洋缺氧面积扩张至4%—12%，甚至可能导致海洋生物多样性停滞或下降。
△图3. 晚石炭世–早二叠世地质事件、海洋生物多样性及地球化学记录。这项研究表明，在当前的冰室气候和高氧化状态下，全球变暖可能会导致广泛的海洋缺氧。这一发现有助于我们更好地理解地球气候系统内部的关联与反馈机制，为预测当前全球变暖背景下海洋环境的变化趋势具有重要参考价值。
△图4. 基于贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法的碳-磷-铀模型结果及其与相关地化指标的对比。
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