童金南教授團隊研究揭示二疊紀-三疊紀之交全球變暖主因

作者: 時間:2021-04-20 點擊數:

 

 

地大新聞網訊(通訊員胡軍 馬麗敏)近日,童金南教授研究團隊聯合美國蒙特克萊爾州立大學崔瑩博士和英國利茲大學保羅·魏格納教授,利用華南陸相地層中高分辨率的高等(C3)植物有機碳同位素首次重建了二疊紀-三疊紀之交大氣二氧化碳濃度連續變化趨勢,反映了溫室氣體二氧化碳很可能是導致二疊紀-三疊紀之交全球變暖的主要原因,相關成果在國際著名期刊《自然通訊》上在線發表。

文章的第一作者為我校地球科學學院博士生吳玉樣,通訊作者為地球科學學院和生物地質與環境地質國家重點實驗室楚道亮博士,蒙特克萊爾州立大學崔瑩博士,童金南教授為該國際聯合研究團隊的負責人。

二氧化碳是公認的溫室氣體,大氣二氧化碳濃度與氣候變化之間存在緊密聯系。重建古大氣二氧化碳濃度不僅能夠反映地質時期的古環境和古氣候情況,還能為未來的氣候變化提供一定的參考依據。二疊紀-三疊紀之交發生了顯生宙以來最大規模的生物滅絕事件,海洋和陸地生態系統均遭受重創。這次生物大滅絕事件伴隨著顯生宙最顯著的一次升溫事件,表層海水溫度升高了近10℃。溫室氣體二氧化碳很可能是二疊紀-三疊紀之交升溫事件的主要原因,因此建立高分辨率且連續的古大氣二氧化碳濃度變化是揭示該時期全球升溫機制的重要途徑。近年來開發的二氧化碳濃度新指標—植物有機碳同位素已經成功應用到不同地質時代的二氧化碳濃度重建中。該指標的材料可以通過提取細碎屑巖中微米級的植物化石碎屑獲得,故其產出層位十分連續。因此,有望通過植物有機碳同位素恢復二疊紀-三疊紀之交二氧化碳濃度連續的變化趨勢。

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二疊紀-三疊紀之交大氣CO2濃度重建以及生物與環境事件綜合圖

結果顯示,二氧化碳濃度在晚二疊世晚期后逐漸上升,直到二疊紀-三疊紀之交達到峰值。在早三疊世早期,二氧化碳濃度一直維持在較高的水平。這一近6倍的二氧化碳濃度升高事件與同時期海-陸相碳同位素負偏事件,以及表層海水溫度升高事件同時發生,這反映了溫室氣體二氧化碳很可能是導致二疊紀-三疊紀之交全球變暖的主要原因。恢復二疊紀-三疊紀之交大氣二氧化碳濃度連續變化有助于我們對該時期全球變暖以及生物大滅絕機制的認識,同時對定量研究地質時期地球氣候敏感性有著重要意義。

在如此高二氧化碳濃度的背景下,位于低緯度的華南陸地生態系統遭到了重創,發生了一系列環境惡化事件。研究團隊的前期工作發現伴隨著碳同位素開始負偏,代表晚二疊世熱帶雨林生態系統的聚煤植物大羽羊齒植物群遭受滅絕,同時地層中的木炭豐度劇烈升高,反映了黔西滇東地區的野火強度和頻率的顯著提高,可能是高二氧化碳濃度驅動的高溫和強烈的季節性氣候導致的。在陸地生態系崩潰之后,黔西滇東地區的植物面貌發生了重大轉變,大羽羊齒植物群被多樣性十分單一的石松類所取代。研究團隊的另一項工作發現,這些殘存的石松類孢子在重金屬含量富集的層位出現了畸變現象,石松類孢子四分體的比例顯著提高,甚至可達到孢子總數的19%,這大大超過了自然界中正常情況下的孢子四分體含量。這種耦合關系反映了石松類孢子的異常可能是高重金屬含量對植物的毒化造成的。該成果已于25日在《地質學》上在線發表。文章的第一作者和通訊作者為我校地球科學學院和生物地質與環境地質國家重點實驗室楚道亮博士。

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巖芯ZK4703重金屬富集與石松類孢子四分體含量分布圖

上述研究得到國家自然科學基金、英國自然環境研究委員會以及美國國家科學基金會的共同資助。 (文字編輯龐偉紅)

 

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