科技日報記者 吳純新 通訊員 孫彥欽?趙婧萱
(資料圖片)
5日，記者從中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）獲悉，該校童金南教授團隊的研究成果《馬里諾雪球地球晚期中緯度存在海洋真核藻類的宜居環(huán)境》，日前在線發(fā)表于《自然·通訊》。該研究進展為認識和理解“雪球地球”時期生物如何生存和演化這一關(guān)鍵科學(xué)問題提供新的認識。
論文第一作者和通訊作者，該校生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點實驗室宋虎躍研究員介紹，距今6億年到7億年以前，地球發(fā)生過兩次極為漫長、嚴重的冰凍事件，即新元古代的斯圖特冰期和馬里諾冰期。兩次事件中，地球表層冰蓋迅速擴張至低緯度赤道地區(qū)，形成了全球冰封的局面，該狀態(tài)持續(xù)數(shù)千萬年之久，是地質(zhì)歷史上最嚴重的冰室氣候事件，?這就是“雪球地球”時期。
新元古代的“雪球地球”事件對早期生命演化起著關(guān)鍵性作用，伴隨“雪球地球”的消亡，海洋快速增氧，早期動物開始出現(xiàn)。
當前，國際學(xué)者對“雪球地球”的模式和成因仍存在很大爭議，主要存在兩種主流學(xué)術(shù)觀點：一種觀點認為“雪球地球”時期全球冰封，在低緯度冰蓋表層可能存在冰錐或冰洞；另外一種觀點認為，“雪球地球”并非全球冰封，氣候模擬結(jié)果顯示低緯度赤道地區(qū)存在開放水域。
然而，這兩種假說都不能很好地解釋“雪球地球”時期，生物如何生存和演化的關(guān)鍵科學(xué)問題。
早在2015年，童金南教授團隊的葉琴博士在《地質(zhì)學(xué)》雜志上報道了產(chǎn)自華南神農(nóng)架地區(qū)宋洛剖面南沱組（6.35億年前，馬里諾冰期時期）黑色頁巖地層中的宏體碳質(zhì)壓膜化石，其中部分被解釋為底棲宏體藻類，被稱為“宋洛生物群”，填補了成冰紀雪球地球時期宏體古生物化石空白。
但是“宋洛生物群”的古海洋環(huán)境背景如何？在“雪球地球”中如何為生物提供宜居場所？這類科學(xué)問題尚未解決。
為此，宋虎躍聯(lián)合國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者，對湖北省神農(nóng)架地區(qū)“宋洛生物群”產(chǎn)出層位（黑色頁巖層）和相鄰的冰磧巖層位，開展系統(tǒng)的碳同位素、氮同位素、鐵組分沉積地球化學(xué)研究，旨在揭示同時期的古環(huán)境特征。鐵組分數(shù)據(jù)顯示，當時的底層水體為缺氧環(huán)境，全巖和干酪根氮同位素結(jié)果顯示海洋中存在完整的有氧氮生物地球化學(xué)循環(huán)過程，指示表層海水為有氧環(huán)境。
與前人的研究結(jié)果不同，黑色頁巖層位較高的有機碳含量和有機碳同位素組成指示相對較高的初級生產(chǎn)力水平。依據(jù)相關(guān)研究恢復(fù)的成冰紀全球古地理圖，“宋洛生物群”所在的宋洛剖面位于北半球中緯度地區(qū)（北緯30到40度之間）。
綜合古生物化石和地球化學(xué)證據(jù)，上述研究對此前的“雪球地球”模型進行修訂，提出了一個中—低緯度地區(qū)同時存在開闊海水環(huán)境的新模型，擴張的有氧開闊水域為成冰紀需氧底棲宏體藻類的演化提供了宜居環(huán)境。
（中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）供圖）
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