研究揭示寒武纪爆发的“幕后驱动力”

来源：环球网【环球网科技综合报道】据10月28日消息，寒武纪大爆发导致地球上几乎所有现存动物物种迅速出现。这是地球生命进化史上的关键里程碑之一。有古生物学和地球化学证据表明，早寒武纪大爆发期间，动物表现出海水无机碳、硫和硫酸盐同位素同步波动的“脉冲”进化模式。这可能与大气和浅海的周期性“氧化”有直接关系。然而，学术界仍不清楚这一时期调节脉搏氧合的驱动机制。近日，中国科学院南京地质古生物研究所等研究团队通过对地球系统的光谱分析和盒模型模拟揭示，地球长期轨道变化可能是这一脉冲氧合过程背后的驱动力。相关研究成果发表在《地球物理研究快报》上。利用俄罗斯西伯利亚早寒武世连续碳酸盐地层剖面样本，前期研究表明，早寒武世期间，海洋动物多样性在大约2~3百万年的时间尺度上呈现周期性变化，这与海水中碳、硫同位素的同步漂移高度一致。研究人员认为，全球有机碳和黄铁矿埋藏的周期性变化导致大气和浅海的氧含量出现周期性波动，进而影响海洋动物的早期进化模式。研究人员进一步提出，地球表面环境的这些百万年规模的变化可能是由地球轨道的长期变化驱动的。轨道变化导致气候周期性波动地球不同纬度接收到的太阳辐射的分布。这种周期性变化可能影响了大陆风化的强度以及磷等重要营养物质向海洋的输送。定期的养分输入会刺激海洋光合作用和有机碳埋藏，从而导致大气和海洋的氧气含量定期增加。为了证实这一假设，研究表明早寒武世发表的碳硫同位素记录进行了光谱分析。结果表明，碳、硫同位素记录在此期间分别发生了1.2、2.6和450万年的长期变化，与长期轨道变化一致。研究小组随后将气候轨道驱动器添加到最先进的深地球系统（SCION）盒模型中，并对这一过程进行了数值模拟。模拟结果表明轨道气候变化可以再现同步周期变化海水中碳和硫同位素的变化，证明了这一假设的可行性。同时，模型敏感性实验表明，海洋中低硫酸盐浓度可以放大碳-硫-氧生物地球化学循环对轨道驱动的营养物输入的响应幅度，这是寒武纪地球系统稳定性的一个主要缺陷。报告称，这项研究为学术界了解寒武纪生命大爆发的节律以及其他时期碳、硫、氧的循环周期提供了新思路、新视角。 （青云）
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