地大新聞網(wǎng)訊 （通訊員 殷茵）近日，我校生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋虎躍研究員團(tuán)隊(duì)在《地球化學(xué)與宇宙化學(xué)學(xué)報(bào)》（Geochimica et Cosmochimica Acta）發(fā)表題為《早三疊世極端氣候轉(zhuǎn)折期的氮循環(huán)變化》的研究成果，揭示了早三疊世極端溫室時(shí)期海洋氮循環(huán)與氣候變化的相互作用過程和機(jī)制。文章的第一作者為杜勇博士，通訊作者為宋虎躍研究員。
氮是生物體生長和代謝所必須的重要營養(yǎng)元素，也是氣候變化的敏感響應(yīng)者和關(guān)鍵參與者。相關(guān)研究表明海洋氮循環(huán)在季節(jié)、亞軌道、軌道尺度上存在周期性變化，初步揭示了氮循環(huán)對(duì)溫度和氣候變化的響應(yīng)機(jī)制。然而，極端氣候轉(zhuǎn)折期的古海洋氮循環(huán)變化和機(jī)制仍不清楚，但其對(duì)理解地質(zhì)微生物如何響應(yīng)和影響海洋氮循環(huán)及氣候變化至關(guān)重要。早三疊世是顯生宙歷史上最為關(guān)鍵的溫室時(shí)期之一，其中Smithian亞期記錄了極端高溫事件，之后在Smithian-Spathian之交發(fā)生了顯著的降溫事件，是研究極端溫室氣候與氮循環(huán)變化的理想時(shí)期。
研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)華南揚(yáng)子臺(tái)地和南盤江盆地下三疊統(tǒng)不同沉積環(huán)境的地質(zhì)樣品，開展系統(tǒng)的氮同位素分析研究，探討了Smithian-Spathian過渡期海水表層溫度、氧化還原狀態(tài)等因素與海洋氮循環(huán)演變的作用機(jī)制（圖1）。
圖1 華南早三疊世Smithian-Spathian之交的氮循環(huán)演化機(jī)理模型
研究發(fā)現(xiàn)，Smithian亞期的氮同位素值明顯偏低，指示極端高溫造成了不同盆地和沉積相普遍存在營養(yǎng)氮元素的匱乏，微生物固氮作用主導(dǎo)了該時(shí)期的海洋氮循環(huán)，釋放的溫室氣體N2O進(jìn)一步加劇了全球變暖。Smithian-Spathian之交降溫過程的不穩(wěn)定性使得氮循環(huán)在空間上呈現(xiàn)顯著的差異；降溫后的Spathian早期，低緯度地區(qū)迅速構(gòu)建起硝酸鹽庫和含氧氮循環(huán)，氮同位素值升高。該研究揭示了極端氣候轉(zhuǎn)變期氮循環(huán)與溫度在地質(zhì)尺度上的緊密聯(lián)系，不僅表明營養(yǎng)氮供給對(duì)溫度變化存在密切響應(yīng)，還為地質(zhì)微生物控制的氮循環(huán)過程在環(huán)境和生物演化復(fù)蘇中可能起到的關(guān)鍵作用提供了依據(jù)。
近年來，宋虎躍研究員團(tuán)隊(duì)在氮同位素分析測(cè)試技術(shù)和古海洋氮循環(huán)領(lǐng)域取得了一系列重要進(jìn)展：開發(fā)了低氮含量地質(zhì)樣品的氮同位素分析技術(shù)，優(yōu)化了地質(zhì)樣品多賦存形態(tài)氮的提取方法；探討了顯生宙不同時(shí)期樣品中不同賦存形態(tài)氮的同位素差異及其機(jī)理，為氮同位素?cái)?shù)據(jù)解釋提供了重要參考；系統(tǒng)研究了地質(zhì)歷史時(shí)期溫室氣候和冰室氣候背景下的氮循環(huán)演變過程，重建了重大地質(zhì)突變期的古海洋環(huán)境變化。上述研究不僅為理解地質(zhì)微生物如何響應(yīng)和影響古海洋氮循環(huán)和古環(huán)境變化提供關(guān)鍵信息，同時(shí)為理解當(dāng)今海洋氮生物地球化學(xué)循環(huán)與氣候變化的相互聯(lián)系提供重要的地質(zhì)證據(jù)。
相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金（41872033, 42172032），國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFF0804000）和中國博士后科學(xué)基金（2023M743287，GZB20230679）等項(xiàng)目的資助。（編輯 孫彥欽 審稿 陳華文）
論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.08.009
鄂公網(wǎng)安備 42011102004169號(hào)
