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3亿年前地球为什么突然变冷?因为种子植物太拼,生长过于繁盛

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现代快报 2021-05-12 21:11

现代快报讯(记者 阿里亚)看过《流浪地球》的人一定对里面模拟出的冰封世界记忆犹新,其实地球在3亿年前就经历过一次大降温,进入到冰期。当时地球为何会突然进入冰期?中科院南京地质古生物研究所科研人员的一项新研究显示,种子植物的大规模繁盛是触发这一次冰期事件的重要原因之一,相关研究成果于近日发表在国际地学知名期刊《地球与行星科学通讯》上。

微小的化石解开了大谜团

对于46亿岁的地球来说,冷暖交替是再正常不过的事。

地球被冻住,看上去满是冰雪,就像一个大雪球……地质学家们将这些时期称为地球的冰期,这个时候的地球相对比较寒冷。在漫长的历史中,地球曾出现过多次显著降温变冷,形成冰期。其中持续时间最长的是,距今约3亿年前发生的大冰期。那次冰期规模很大,导致地球大变样。

“这次冰期的序幕可以追溯到距今3.55亿年左右,当时全球气候急剧变冷,进入由‘温室’到‘冰室’转换的冰期。”中科院南京地质古生物研究所副研究员陈波说,一直以来科学家们都无法搞清楚,当时地球究竟为何会突然进入冰期。

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△种子的出现是植物演化史上最重要的事件之一

种子植物是植物界最进化的种群,世界上已分化出20余万种,让我们的地球充满绿色。长期以来,种子植物的登陆和大规模繁盛被认为是触发3.55亿年前那次大冰期的重要原因之一,但是缺乏证据。这一次,陈波等人与来自南京大学、厦门大学以及英、德、美等国的国内外同行合作,获得重要发现。

△牙形刺化石

“牙形刺是一类重要的微体古生物化石,形体很小,一般只有1毫米左右,最大也不过7毫米。它们形态多变,如角锥梳状、耙状、台状,颜色各异。”陈波介绍,牙形动物可能是最早的脊椎动物之一,牙形刺可能是牙形动物的滤食器官。它被称为生物地层的“计时器”,能帮助古生物学家对地层进行划分和对比。

陈波告诉现代快报记者,这一次他们对华南和越南等地的牙形刺化石开展了详细的碳、锶、氧同位素分析,试图解答3亿年前大冰期形成背后的原因。

△3亿多年前碳、氧、锶同位素变化与种子植物演化之间的关系

为全球变暖提供参考样本

作为最著名的“温室气体”,大气中二氧化碳浓度的变化,直接影响着全球气候的变化。一旦抓住二氧化碳变化的规律,某种意义上也意味着抓住了“温室气候”和“冰室气候”的变化规律。

“在距今约3.55亿年前,地球是光秃秃的。后来,种子植物大量繁盛。这些植物加速了岩石风化,促进土壤形成。”陈波解释,风化过程会消耗掉空气中大量的二氧化碳。同时,风化还使得磷等陆源营养物质大规模输入到海洋中,从而促进全球海洋生产力的提升和有机碳埋藏量的增加。有机碳的埋葬也会大量地消耗空气中的二氧化碳,这两种过程最终导致气候变冷。

△碳循环

植物的作用,就是把空气中的二氧化碳固定下来。陈波分析,当时种子植物大规模繁盛并对全球造成了重大影响,形成冰期就是造成的影响之一。

“我们正在经历全球变暖,二氧化碳含量增加,冰盖一直在消融,这和3亿年前的冰期是完全相反的过程。二氧化碳是哪里来的?就是当时埋藏在地下的那些碳现在又排到空气中来了。”陈波告诉现代快报记者,这项研究对我们进一步理解陆地生态系统的兴起及其在塑造全球气候中所扮演的角色有重要意义。

(中科院南京地质古生物研究所供图)

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