揭开显生宙全球大气和海洋的氧化之谜

时间:20-01-16 栏目:海底世界 作者:wenkula 评论:0 点击: 15 次




4亿年前大型肉食鱼类生活复原图



比较原始的现生维管植物


来自亚利桑那州大学(Arizona State University)的科学家们利用新技术,为解开全球大气和海洋的氧化之谜,迈出了重要一步。文章发表在《美国科学院院刊》杂志上。


新研究显示,4亿年前大型肉食鱼类和维管植物的出现,与当时氧含量的升高吻合。在此之前,早期动物都在低氧环境下生长和演化,比前估计的氧含量还要低。


亚利桑那州大学的A.Anbar教授等人,通过使用他开发的新技术,在分析古海床沉积物的化学成分的基础上,估测了古海洋中氧含量。


Anbar教授说:“我们的新发现不仅证明氧含量是变化的,还显示这些变化对复杂生命的演化有着直接影响。”


23亿年前的“增氧事件(Great Oxidation Event )”增加了氧含量。5.5亿年前,氧含量再次升高,最早有化石记录的动物出现,显生宙(Phanerozoic)由此开始。


T.W. Dahl博士在亚利桑那州大学使用先进技术,测量了古海洋时沉积的黑色页岩中几种钼同位素的相对含量,进而探索显生宙氧含量的变化情况。


同位素是一种元素的多种原子。钼的7种同位素只是相对质量不同,因此很容易被识别开来。化学反应使得重同位素与较轻的那些分离开。当钼从海水里被固定沉积时,会发生这种分离现象,而分离的程度则与海水中的氧含量有关。


Dahl收集的数据显示,显生宙至少发生过两次氧化事件,以4亿年前的那次为界线。而4亿年前大量出现的大型肉食鱼类也证实了这一推断,因为这些大型动物能耗高,需要更多氧进行新陈代谢,这一结果也与4亿年前氧含量升高吻合。


Anbar说:“Dahl的数据说明,早期环境的含氧量比今天低,这一新发现的氧化事件解释了4亿年前大型鱼类的出现。我们解释了环境变化是怎样驱动生物进化的,感到很欣慰。”


Anbar接着说:“更令人惊讶的是这些数据还让我们看到了事情的另一面——生物演化能改变环境,他指出,维管植物也出现在4亿年左右。这些植物不易降解,因此它们所含的有机碳就会沉积起来。此时,光合作用生成的有机碳就不能与氧作用了,结果就增加了环境的氧含量。”


Anbar说:“这就像雪球一样越滚越大,维管植物的诞生将更多的碳固定在土壤,增加了大气氧含量。之后氧含量的升高使大型动物得以起源。


Anbar总结说:“这是生命和环境协进化的实证之一,地质学家们常提到协进化,但很少能找到这样好的证据。”



来源:化石网/faywater



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