Seth Young（左）与Jeremy Owens（右），弗罗里达州立大学地球、海洋与大气科学系的助理教授。
大约4.3亿年前，在地球的志留纪期间，海洋正经历着与当今极为相似的变化。两极冰盖融化造成海平面持续上升，全球海洋的氧气含量则在迅速下降。
在大约同一时期，一场科学家称为Ireviken灭绝事件的全球大灭绝摧毁了大量的远古生物。百分之八十的牙形虫（与小型鳗鱼相似）被消灭，一起死去的还有约一半的三叶虫——与其现代近亲鲎相似，它们也曾在海床上迈着小碎步自由地奔跑。
近日，美国弗罗里达州立大学的一个研究小组第一次揭露了一项决定性的证据，可以将该时期的海平面上升以及氧气减少同大范围的海洋生物灭绝事件联系起来。他们的成果重点强调了一个戏剧性的故事，关于缺少氧气的环境对当时纷繁的海洋生物带来的巨大威胁。其研究成果发表在期刊《地球与行星科学快报》上。
尽管其他研究者在Ireviken灭绝事件上已经取得了大量的数据，但从没有人能够肯定地在大规模灭绝事件与海洋的化学及气候变化之间建立联系。“碳循环中的这些变化与海洋生物灭绝事件之间的联系此前一直都是一个谜。”论文首席作者、弗罗里达州立大学地球海洋与大气科学系的助理教授Seth Young说。
为了解决这个困扰人类很久的问题，Young和共同作者采用了一种新的创造性的研究策略。他们开发了一项先进的多指标实验方法，使用稳定碳同位素、稳定硫同位素和碘地球化学特征生成了Ireviken灭绝事件期间，局地和全球海洋氧气波动情况的详尽的第一手测量数据。
“它们是三个独立的地球化学指标，但当你将它们结合起来，你就能得到一个非常强有力的数据集，可以解释从地方到全球尺度的现象。”Young说：“将这些指标结合起来就是如此有效和独特。”
通过应用他们的多指标方法，Young和他的研究小组对位于Nevada 和Tennessee的两个重要的地质学站点进行了采样，这两个站点在灭绝事件期间都被淹没在古代海洋之下。在FSU的国家高磁场实验室对样本进行分析后，海洋氧含量变化与海洋生物大量灭绝之间的联系变得清晰起来。
实验揭示出，大型全球氧气减少与Ireviken灭绝事件是同时发生的。海平面上升令去氧的海水进入到更浅和更适宜生物居住的区域，这让缺氧的环境条件在大规模灭绝事件中发挥了核心作用。针对大范围的氧气减少与Ireviken灭绝事件之间的联系，这是第一个有效的直接证据。
但是，Young发现，氧气减少不是普遍性的。全球只有大约百分之八甚至更少的海洋经历了明显的氧气减少。然而当时的环境只有很少量的氧气甚至没有氧气，有毒的硫化物的含量则非常高。这说明，这样的环境条件不需要扩展到全球海洋的尺度，就足以产生毁灭性的影响。
“我们的研究发现，要产生这样类似的地球化学特征，以及为这样的大型灭绝事件形成一种死亡机制，并不需要整个海洋的氧气含量都减少。”Young说。
而今，就像4.3亿年前一样，海平面正在上升，海洋氧气含量正在以值得警惕的速率下降。随着当今的气候不断出现与过去灾难类似的变化，仔细观察地球远古的历史或许会成为我们关键的工具，来指引我们为未来做好准备。
“在整个地球的历史中，这一事件与其他气候变化以及灭绝事件之间存在共同点，未来的研究工作将继续帮助我们理解这些事件之间的相似性与差异性，进而帮助我们对未来气候做出更准确的预测。”同为弗罗里达州立大学地球海洋与大气科学系助理教授的共同作者Jeremy Owens说。他此前研究过侏罗纪和白垩纪时期的其他灭绝事件。
“要弄清楚从灭绝时期一直到恢复阶段这些事件在其中发挥了怎样的作用，它们到底有多严重，它们与古代环境之间的联系，我认为这些非常重要。” Young补充道，“这能帮助我们弄清楚我们的未来可能会是什么样子，以及我们怎样来减轻那些可能的负面的结果。”
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编译：李华
审稿：三水
责编：张梦
期刊来源：《地球与行星科学快报》
期刊编号： 0012-821X
原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190328102628.htm
研究者们第一次提出了决定性的证据，可以证明大范围的海洋氧气减少以及海平面上升与4.3亿年前的大规模灭绝事件有关联。
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