【中国科学报】研究发现全球变暖可致海洋缺氧
2025-06-27
中国科学报 张楠
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中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈吉涛领衔的国际团队发现，人类当前所处的冰室气候和高氧化环境与晚古生代大冰期相近，全球变暖依然可能导致广泛的海洋缺氧。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。
距今3.6亿至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。该时期为异常高氧环境。关于高氧大气与冰室气候下海洋氧化还原环境是如何演化的，仍然缺乏直接证据。
研究团队对华南板块贵州罗甸盆地3.1亿至2.9亿年前的碳酸盐岩沉积序列开展了高时间分辨率的铀同位素（238U/235U）研究。他们结合该研究时段的碳同位素和大气二氧化碳浓度数据，以及火山活动、植被演化等地质事件，利用生物地球化学循环模型等，综合探讨了该时段的全球碳循环与海洋氧化还原状态。结果发现，尽管研究时段为晚古生代大冰期的高峰期，也是显生宙的大气氧含量峰值期，但铀同位素比值多次显著下降，表明海底缺氧面积反复扩大。值得注意的是，每次铀同位素比值下降均与大气二氧化碳浓度快速上升及碳同位素负漂同时发生。
研究人员利用耦合贝叶斯反演的碳-磷-铀生物地球化学循环模型，定量模拟了在晚古生代冰室气候下的海洋缺氧、碳循环和气候的演变过程。结果显示，在整个研究时段，海洋中有机碳埋藏的增加，可能造成大气二氧化碳浓度下降和氧气浓度上升。然而，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，使得全球海洋缺氧面积扩大至4%至12%，甚至可能导致海洋生物多样性停滞或下降。
正如晚古生代大冰期一样，在当前人类所处的冰室气候和高氧化状态下，全球变暖依然可能导致广泛的海洋缺氧。这一发现有助于人们更好地理解地球气候系统内部的关联与反馈机制，对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。
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2420505122
（原载于《中国科学报》 2025-06-27 第1版 要闻）
中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈吉涛领衔的国际团队发现，人类当前所处的冰室气候和高氧化环境与晚古生代大冰期相近，全球变暖依然可能导致广泛的海洋缺氧。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。距今3.6亿至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。该时期为异常高氧环境。关于高氧大气与冰室气候下海洋氧化还原环境是如何演化的，仍然缺乏直接证据。研究团队对华南板块贵州罗甸盆地3.1亿至2.9亿年前的碳酸盐岩沉积序列开展了高时间分辨率的铀同位素（238U/235U）研究。他们结合该研究时段的碳同位素和大气二氧化碳浓度数据，以及火山活动、植被演化等地质事件，利用生物地球化学循环模型等，综合探讨了该时段的全球碳循环与海洋氧化还原状态。结果发现，尽管研究时段为晚古生代大冰期的高峰期，也是显生宙的大气氧含量峰值期，但铀同位素比值多次显著下降，表明海底缺氧面积反复扩大。值得注意的是，每次铀同位素比值下降均与大气二氧化碳浓度快速上升及碳同位素负漂同时发生。研究人员利用耦合贝叶斯反演的碳-磷-铀生物地球化学循环模型，定量模拟了在晚古生代冰室气候下的海洋缺氧、碳循环和气候的演变过程。结果显示，在整个研究时段，海洋中有机碳埋藏的增加，可能造成大气二氧化碳浓度下降和氧气浓度上升。然而，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，使得全球海洋缺氧面积扩大至4%至12%，甚至可能导致海洋生物多样性停滞或下降。正如晚古生代大冰期一样，在当前人类所处的冰室气候和高氧化状态下，全球变暖依然可能导致广泛的海洋缺氧。这一发现有助于人们更好地理解地球气候系统内部的关联与反馈机制，对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。相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2420505122（原载于《中国科学报》 2025-06-27 第1版 要闻）
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责任编辑：闫文艺
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