科学家发现古代海洋生物繁荣时期氧气含量增加

拓牛李强

研究区古地理特征。a .中奥陶世(Darriwilian早期，约466 Ma)的古地理重建，标明了著名大陆块和洲际海的名称，并模拟了波罗的海周围的上层海洋环流。矩形表示图b中的面积。陆地面积的大致分布(棕褐色阴影)是概括和简化的。b . Baltoscandian地区的地图，显示了研究地点(红点)和根据相对稳定的相差异确定的古陆架的显著特征8，25。陆架特征的区域分布和范围因海平面和大规模构造的影响而随时间变化(正文和补充信息第2节)。纬度和经度是指现代条件。用BugPlates创建的面板a(由T. H. Torsvik开发；www.eeook.comgeodynamics.no)。b底图的致谢名单:数据来自爱沙尼亚环境局(EEA)、拉脱维亚国家土地服务局(VZD)、Esri、Here、Garmin、联合国粮食及农业组织(粮农组织)、国家海洋和大气管理局(NOAA)、美国地质调查局(USGS)；Esri使用ArcGIS软件创建的地图(www.eeook.comesri.com)。学分:自然地球科学(2023)。https://doi.org/10.1038/s41561-023-01287-z

（）据佛罗里达州立大学（帕蒂·考克斯）：佛罗里达州立大学的科学家发现了地球历史上一个难题的答案:为什么海洋生物在数百万年前经历了一次非凡的繁荣？

科学家们长期以来一直困惑于大约4.87亿至4.43亿年前的奥陶纪期间，是什么引发了这场生命爆炸和海洋物种多样性的显著增加。由FSU大学地质学副教授Seth Young和博士后Anders Lindskog领导的一项新研究为这一古老的生态转变以及氧气在其中发挥的作用提供了见解。他们的研究发表在《自然地球科学》上。

为了揭开这个古老的谜团，林德斯克和杨与瑞典FSU和隆德大学的同事们一起开始了一项任务，以了解奥陶纪的环境条件，特别是古海洋中的氧气水平。氧气对高等生物的发展至关重要，因此它是海洋生物进化的关键因素。

“通过更好地了解这些变化的背景，我们可以更好地理解驱动大规模和长期进化的机制——基本上，生命是如何变成今天的样子的，”现在在隆德大学工作的林德斯克说。

研究人员使用了现代斯堪的纳维亚的石灰石样本，包括瑞典、爱沙尼亚和俄罗斯西部的地区，这些地区是古波罗的海大陆的一部分。

他们分析了岩石中的碘和钙含量，这为了解古代海洋的氧含量提供了一个窗口。样本中碘与钙的比例越高，在此期间该位置的氧气水平越高。

这项技术使他们能够追踪奥陶纪期间氧气条件的变化。

“我们的研究采用了一种相对新的分析方法，我们的结果表明，这是一种非常有用的工具，可以用来理解和精确绘制过去和现在海洋中的相对氧含量，”Lindskog说。

这项研究的发现揭示了奥陶纪海洋中氧气水平的逐渐增加，特别是在这一时期的早中期。这些富含氧气的水域可以追溯到赤道附近的古代土卫八海洋。

碘钙比峰值显示的氧气浓度最高的时期，与生物多样性和生态系统变化最显著的时期相吻合。

研究人员还强调了奥陶纪时期气候、海平面变化和氧气之间的复杂关系。

较冷的气候在水中保存了更多的溶解氧，海平面的下降通过使较浅的水与大气接触促进了氧气的获取。此外，波罗的海的中纬度位置促进了强大的洋流和风的活动，进一步增强了氧化作用。

Young说，虽然这项研究深入研究了地球的古代历史，但它提供了对生命如何在各种时间尺度上响应环境变化的见解，并对解决当代环境挑战具有重要意义。

研究人员说，通过研究地球的过去，科学家可以更好地了解正在发生的气候变化的潜在后果，并对海洋生态系统的未来健康做出更明智的预测。

这些发现强调了氧气在海洋生态系统中的关键作用及其对气候变化的敏感性。

“我们的结果显示了气候、环境和地球过去海洋中氧气条件之间的基本联系，以及这些如何通过深层时间影响生命，”Lindskog说。

他说，随着全球气温上升，现代海洋的含氧量预计将下降，这项研究表明，对海洋生物和栖息地长期影响的担忧是有根据的。