研究重塑了对晚泥盆世大灭绝的理解

在冰雪中的玫瑰

晚泥盆世磷记录的地理分布。海洋记录(B–E)与Heintzbjerg研究点(A)相关，显示为红星。海洋记录包括:(B)德国施泰因布吕赫·施密特；波兰科瓦拉；(D)法国库米亚克；和(E)美国爱荷华州H-32核心。橙色三角形表示的是Viluy大火成岩省(LIP)。鸣谢:通信地球与环境(2023)。DOI: 10.1038/s43247-023-01087-8

（）据印第安纳大学：地球的泥盆纪——发生在3.7亿年前——见证了第一批种子植物的出现，这些种子植物以大型森林的形式遍布冈瓦纳大陆和劳鲁西亚大陆。

然而，这个时代即将结束时的一次大灭绝事件长期以来一直是争论的主题。一些科学家认为，泥盆纪晚期的大灭绝是由大规模火山爆发引起的，导致了全球变冷。其他人认为是陆地植物的扩张导致的大规模缺氧事件造成的。

IUPUI大学的研究人员最近在《通讯·地球与环境》杂志上发表的一项研究假设这两个因素都起了作用，并引起了人们对地球今天面临的环境临界点的关注。

这项研究由IUPUI大学科学学院的Gabriel Filippelli和William Gilhooly III共同完成。主要作者是马修·斯马特(Matthew Smart)，他是美国海军学院的海洋学助理教授，在这项研究期间，他是菲利普利实验室的研究生。

这项工作首次将两种相互竞争的晚泥盆世灭绝理论统一到一个全面的因果场景中。基本上，该小组得出结论，这两个事件——大规模火山活动和陆地植物将多余的营养物质冲入海洋导致的缺氧——都是大灭绝发生的必要条件。

“解决这个难题的关键是识别和整合我们使用复杂的全球模型确定的地球化学信号的时间和幅度，”Filippelli说。“这项建模工作揭示了我们根据地球化学记录看到的营养事件的规模可能会推动重大的海洋灭绝事件，但事件的持续时间需要两个因素——树根进化和火山作用——来维持对生物有毒的海洋条件。”

在沉积学、古生物学、地球化学、生物地球化学和数学建模专家的帮助下，该小组深入挖掘，对分布在不同大陆的数百个样本进行了地球化学分析。这些包括来自东格陵兰岛的样品，这里是地球上一些最古老的岩石样品的所在地。

“这个过程是高度跨学科的，”吉尔胡利说。“这种综合的专业知识创造了一种严格的方法来收集样本，在时间上关联序列，获取化学数据，并使用地球化学模型来测试关于生物——植物——和化学——火山——驱动的大灭绝触发因素的相对影响的工作假说。我们的分析表明，这些影响要比非此即彼的情况复杂得多。”

Filippelli和Gilhooly说，这项研究的结论给了研究人员很多思考。在泥盆纪，陆地上新的生物成果对海洋生物产生了负面影响。吉尔胡利指出，如今，化肥径流排入海洋等活动，加上化石燃料燃烧产生的热量，正在降低海洋的含氧量。他说，在泥盆纪晚期，这种类似情况的先前结果产生了灾难性的后果。

“纵观地球历史，有一系列的生物创新和地质事件彻底改变了海洋和陆地的生物多样性和环境条件，”吉尔胡利说。

“在泥盆纪，一种新的陆地生物策略对海洋生物产生了负面影响。当放在由人类活动驱动的现代全球和气候变化的背景下，这是一个发人深省的观察。我们可以从地球历史中学到很多东西，这可以帮助我们思考避免未来临界点的战略和行动。”