5.4億年前發(fā)生的寒武紀(jì)爆發(fā)是生物進(jìn)化史上最重要的事件之一。大多數(shù)活體動(dòng)物在短時(shí)間內(nèi)“突然”出現(xiàn)。是什么導(dǎo)致了這次大爆發(fā)？大爆發(fā)的過程是什么？參與南京專家的中英團(tuán)隊(duì)的最新研究表明，氧含量是控制寒武紀(jì)爆發(fā)過程的最關(guān)鍵因素。相關(guān)結(jié)果昨日在英國《自然》雜志發(fā)行《自然—地球科學(xué)》在線發(fā)表。

是什么控制了寒武紀(jì)爆發(fā)的發(fā)生？這是進(jìn)化生物學(xué)和地球科學(xué)共同關(guān)注的一個(gè)重要的基礎(chǔ)前沿科學(xué)問題。

最近，由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂燕教授和倫敦大學(xué)學(xué)院GrahamShields教授領(lǐng)導(dǎo)的中俄俄國際合作團(tuán)隊(duì)對(duì)這一科學(xué)問題給出了新的答案。通過對(duì)西伯利亞早寒武世碳酸鹽巖地層中碳和硫同位素的研究，他們發(fā)現(xiàn)大氣和海洋的氧含量控制著寒武紀(jì)爆發(fā)的過程。

朱茂燕介紹說，早在2006年，該團(tuán)隊(duì)就提出了寒武紀(jì)分期輻射和滅絕爆發(fā)過程的模型，發(fā)現(xiàn)動(dòng)物早期進(jìn)化的分階段輻射和滅絕過程與海水碳的異常變化有耦合關(guān)系。同位素。

南國研究所團(tuán)隊(duì)與俄羅斯同行合作，于2008年在西伯利亞開展了實(shí)地工作，并收集了一套珍貴的早期寒武紀(jì)早期碳酸鹽巖地層樣品。隨后，中英合作團(tuán)隊(duì)對(duì)這套樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的碳硫同位素實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)學(xué)模型計(jì)算，取得了令人振奮的研究成果。

生物地球化學(xué)循環(huán)模型計(jì)算表明，該地區(qū)海水的碳和硫同位素在寒武紀(jì)早期從5.24億年到5.14億年間經(jīng)歷了5次同時(shí)變化，變化幅度反映了大氣中氧含量的變化。和淺海。振幅。 5.14億年前碳和硫同位素的不平衡變化反映了海水中普遍缺氧。

綜合生物地層數(shù)據(jù)研究表明，海水碳和硫同位素值發(fā)生在早期CAM和5.14億年前寒武紀(jì)爆發(fā)高峰期之間的1000萬年間。同時(shí)波動(dòng)的數(shù)量和幅度與動(dòng)物化石多樣性變化的數(shù)量和程度高度一致。在5.14億年前的大約兩百萬年后，碳和硫同位素之間的變化不同步，碳同位素保持顯著的負(fù)異常，硫同位素經(jīng)常波動(dòng)。巧合的是，全球寒武紀(jì)動(dòng)物的滅絕發(fā)生在這段時(shí)間。

據(jù)報(bào)道，這項(xiàng)研究首次使用定量模型來證明動(dòng)物的寒武紀(jì)爆發(fā)過程受大氣和海洋氧含量變化的控制，并且寒武紀(jì)動(dòng)物群的滅絕事件發(fā)生在5.15億左右。多年前是海水。由缺氧引起。