地大新聞網(wǎng)訊 （通訊員 殷茵）9月12日，我校生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點實驗室孫亞東教授團(tuán)隊在國際頂級刊物《科學(xué)》（Science）上發(fā)表論文《超級厄爾尼諾啟動二疊紀(jì)末生物大滅絕》。該論文結(jié)合沉積地球化學(xué)代用指標(biāo)和復(fù)雜地球系統(tǒng)科學(xué)模式模擬，從海—氣耦合的角度解析二疊紀(jì)末大滅絕的啟動和發(fā)展機(jī)制。
顯生宙以來的大火成巖?。ㄈ蹘r規(guī)模在百萬立方公里級）有數(shù)十個，但引發(fā)的極熱事件只有十幾個，而隨之引發(fā)的生物滅絕事件則更少，達(dá)到二疊紀(jì)末生物滅絕規(guī)模的絕無僅有。這種現(xiàn)象挑戰(zhàn)了我們對地球氣候系統(tǒng)拐點的認(rèn)知。
二疊紀(jì)末海洋滅絕和陸地滅絕存在差異性機(jī)制。大洋缺氧是海洋生物滅絕的主要誘因，但對陸地生命幾乎沒有影響。全球變暖可以同時殺死海洋和陸地生物，但岡瓦納大陸上多數(shù)地區(qū)的陸地滅絕遠(yuǎn)早于海洋滅絕和全球變暖。野火、海洋酸化、臭氧空洞、重金屬中毒等滅絕機(jī)制均不能單獨解釋二疊紀(jì)末生物大滅絕的規(guī)模，地區(qū)不均一性和?！懏悤r性。
二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交的海陸變化匯總
短尺度的氣候變率在深時古氣候研究中涉及極少，通常隱藏在背景態(tài)氣候變化中。本文使用牙形石氧同位素古溫度計重建特提斯洋的東西緯向海溫差，并利用復(fù)雜地球系統(tǒng)科學(xué)模式模擬和沉積學(xué)證據(jù)互為驗證，建立了一個二疊紀(jì)末?！獨怦詈线^程的新模型。研究指出二疊紀(jì)末期向變率增強(qiáng)的新氣候態(tài)的轉(zhuǎn)變可能非常迅速，可能發(fā)生在2到8千年以內(nèi)，比海洋大滅絕開始的時間早1到7萬年。由于上二疊統(tǒng)海洋動物群保持了多樣性，一般認(rèn)為海相滅絕之前沒有發(fā)生環(huán)境擾動。然而，三分之二的西伯利亞熔巖噴發(fā)發(fā)生在滅絕之前，與逐漸增強(qiáng)的厄爾尼諾—南方濤動活動相吻合。包括陸地森林退化、經(jīng)向環(huán)流崩潰、海洋浮游生物滅絕和珊瑚礁消亡在內(nèi)的重大危機(jī)都發(fā)生在大氣二氧化碳分壓由410ppm 翻倍至857ppm期間，并且與特提斯赤道緯度海溫梯度的下降相吻合。
因此，在二疊紀(jì)末的世界中，即使相對較小的溫室氣體排放和氣候變暖也足以使氣候進(jìn)入強(qiáng)厄爾尼諾狀態(tài)。這導(dǎo)致了低緯度溫度和降水的極端化，對陸地生態(tài)系統(tǒng)造成了壓力。干旱持續(xù)時間過長，樹木無法存活，這對能夠在潮濕時期完成生命周期的植物和昆蟲中的機(jī)會主義者十分有利。在海洋中，浮游生物群的生命周期為一年以下，它們也受到了嚴(yán)重影響，但海洋生物圈的恢復(fù)能力確保了它們的生存，直到它們屈服于逐漸變暖和海洋缺氧。生物量的損失反過來又減少了碳埋藏，促成更暖的溫室和更強(qiáng)的厄爾尼諾。
二疊紀(jì)末厄爾尼諾3.4指數(shù)在不同大氣二氧化碳分壓強(qiáng)迫下的變化
未來氣候變暖是否會持續(xù)增強(qiáng)厄爾尼諾—南方濤動的強(qiáng)度和時間目前尚存激烈的爭論，但厄爾尼諾經(jīng)常導(dǎo)致森林退化、珊瑚白化以及鳥類和魚類大量死亡。在二疊紀(jì)末的盤古地球，隨著 pCO2 的增加，厄爾尼諾似乎變得越來越強(qiáng)。在2.5億年前的二疊紀(jì)與三疊紀(jì)之交，厄爾尼諾-南方濤動隨大氣二氧化碳上升不斷增強(qiáng)，因為厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致海洋生物的滅絕滯后陸地滅絕約1到7萬年，這在地質(zhì)學(xué)上是一個很短的時間間隔，但在人類的時間尺度上卻是一個令人震驚的時間范圍。
本文以古示今，揭示了短尺度的氣候變化在氣候變暖的大背景下的環(huán)境效應(yīng)被低估，為人類應(yīng)對更加多變的現(xiàn)代氣候變化提供了參考。（編輯 孫彥欽 審稿 陳華文）
論文鏈接：Sun, Y., Farnsworth, A., Joachimski, M.M., Wignall, P.B., Krystyn, L., Bond, D.P.G., Ravidà, D.C.G., Valdes, P.J., 2024. Mega El Ni?o instigated the end-Permian mass extinction. Science 385, 1189-1195. DOI: 10.1126/science.ado2030
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