物種滅絕是如何造成的?與大範圍的海洋缺氧分不開

物種滅絕是如何造成的?與大範圍的海洋缺氧分不開

多年來,科學家們已經發現了導致物種大規模滅絕的主要原因,其中包括大規模的火山噴發,全球變暖,小行星碰撞以及海水變酸。其他因素當然也起著不可忽視的作用,這些因素包括甲烷噴發和海洋缺氧。海洋缺氧是指海水中失去了維持生命所必需的氧氣。

迄今為止,引發晚奧陶世物種大滅絕事件的原因仍然是個謎。奧陶世在地球歷史上是一個非常動盪的時期。這一時期記錄了海洋生物多樣性的大幅增加以及從溫室(greenhouse)到冰室(icehouse)的氣候轉變。研究人員相信,就是這個在顯生宙第一次出現的冰河時期最終導致了晚奧陶世的物種大滅絕。

現在,來自新墨西哥大學(University of New Mexico)包括Maya Elrick在內的一組研究人員破譯了海洋石灰岩沉積物中留下的地球化學證據。這些證據表明晚奧陶世的物種滅絕是由導致全球海洋缺氧事件的全球冰凍期造成的。

《國家科學院院刊》(PNAS)在發表了這項名為“利用海洋碳酸鹽中的鈾同位素來探測晚奧陶世-早志留紀期間的全球海洋缺氧事件”的研究。

Elrick說:“晚奧陶世的物種滅絕事件是地球五大物種滅絕事件中第一個發生的。我們的研究表明,這與大範圍的海洋缺氧事件的突然爆發相一致,且持續了至少100萬年。”

Elrick和她的隊員們,連同國際船員一起,前往加拿大魁北克省勞倫斯海道的安提科斯提島(Anticosti Island)。在那裡,他們收集石灰岩岩石樣本。之後他們利用安置在新墨西哥大學(University of New Mexico)地球與行星科學學院的質譜儀分析帶回來的樣品中的鈾同位素。研究結果表明,在85%的海洋生物瀕臨滅絕的同時,大範圍的海洋缺氧事件突然爆發。

物種滅絕是如何造成的?與大範圍的海洋缺氧分不開

Elrick說: “這些結果第一次為全球海洋缺氧事件的突然發生和持續提供了有力證據。我們認為,缺氧是由全球變冷造成的。全球變冷大規模地改變了海洋環流,導致深海氧化作用減弱,海洋中的營養流通量增加,浮游植物數量暴增,最終擴大了海洋含氧濃度低區域的面積。”

Elrick 和Bartlett的研究是這種類型研究中的第一個。他們使用了整合整個海洋含氧濃度的地球化學指數(鈾同位素)。儘管其他科學家們的早期研究僅僅測定了局部含氧濃度,但這項研究的結果與之前的研究結果相符合。此外,Elrick和她的團隊正在模擬全球海洋含氧濃度,用以進一步評估奧陶世晚期物種滅絕期間海底有多少部分處於缺氧狀態。

研究小組將4.5億年前的環境與今天的環境進行了比較,並確定奧陶世晚期物種大滅絕期間處於缺氧狀態的海底面積增加了約15%。

來自渥太華大學(University of Ottawa)的Andre Desrochers說:“安蒂科斯蒂島(Anticosti Island)是世界上研究4.45億年前首次大規模物種滅絕事件的化石和沉積地層的最好自然實驗室。由於其特殊的地質學和古生物學特徵,該島目前正在等待聯合國教科文組織(UNESCO)世界遺產項目審核的通過。”

過去五大大規模物種滅絕事件對我們如今生活的地球造成了巨大的影響。

“如今,全球變暖,海洋酸化,而溫暖的海洋中氧氣含量越來越少。一些海洋生物可以忍受高溫和強酸性,但卻沒法在缺氧的環境中生存。如今這些正在發生的事情,包括晚奧陶世的研究結果一起表明,海洋缺氧的潛在危害是過去和現在生物滅絕事件的主要驅動原因。”


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