碳循环与生物多样性可能存在相互作用

http://www.sciencehuman.com   科学人 网站 2004-08-06

　　美国和中国科学家通过合作研究获得最新发现：在地球历史中，碳循环与生态系统的生物多样性之间可能一直存在相互作用。

　　7月23日出版的美国《科学》周刊发表了题为《二叠纪末生物灭绝后复苏过程中的碳循环扰动》的研究报告，描述了中国贵州省南部罗甸县大贵州滩早—中三叠世(距今约2.5亿～2.3亿年前的地质时期)碳酸盐岩层中记录的碳同位素组成变化和生物复苏特点，大贵州滩 是三叠纪时期海洋盆地中一个未露出海面的孤立石灰岩台地。

　　文章作者之一、贵州区域地质调查研究院教授级高级工程师魏家庸接受本报记者采访时介绍说，大贵州滩早三叠世碳酸盐岩记录的碳循环特点是碳同位素出现异常频繁、剧烈的正、负向偏移；至中三叠世最初期，上述偏移突然结束，之后碳同位素变化很小。这与世界各地零散报道的早—中三叠世碳同位素研究成果一致，证明上述成果确实代表了早—中三叠世全球性碳同位素组成特征，具有全球意义。二叠纪末生物灭绝事件发生后，在大贵州滩出现的是小个体软体动物占统治地位的、品种单调的海洋生物群，整个早三叠世其生物多样性一直较低，可以说是生物复苏的缓滞期。到中三叠世，生物多样性和数量开始迅速增多，且个体变大，多种钙化绿藻、海绵、六射珊瑚等相继大量重现或新生，显示出生物复苏加速的特点。这也与世界其他地区的三叠纪生物复苏研究成果相符。

　　魏家庸表示，早三叠世碳同位素异常扰动的形成机理可能有多种：如二叠—三叠系分界处碳同位素组成突然负向偏移可能与天体碰撞，或海底天然气水合物融化释放甲烷，或西伯利亚暗色岩喷发有关；其后一系列周期稍长的碳同位素偏移可能与有机碳高速埋藏及其后的低速分馏反复交替有关，但目前尚难定论。无论其机理如何，给人以重要启示的事实是：早三叠世碳同位素的异常扰动与生物复苏缓滞对应；中三叠世碳同位素长期稳定与生物复苏的加速对应；新元古末—寒武纪初(距今约5.4亿年前后)也存在着与早三叠世非常相似的碳同位素频繁正、负向偏移的记录，当时的生物多样性亦很低。这可能暗示着地球历史中碳循环与生态系统的生物多样性高、低之间可能一直在相互发生作用；多样性低的生态系统可能与有机碳埋藏速率的大幅度变化密切相关；早三叠世碳同位素的异常扰动亦可能指示着不利于生物复苏的环境曾频繁出现。

　　据悉，从上世纪80年代后期开始，贵州区域地质调查研究院就同美国堪萨斯大学、威斯康星大学建立了密切的合作关系，一直从事贵州南部—广西西部三叠纪碳酸盐岩台地演化研究。90年代陆续在国外期刊和国际学术会议上联名发表合作研究成果，引起了国际同行的关注。哈佛大学的地质学家根据这些成果认为，大贵州滩是全球范围内研究三叠纪生物复苏的理想地区之一，于2000年向贵州区域地质调查研究院和威斯康星大学提议建立了合作研究关系。本论文就是一项阶段性合作研究的成果。[科学]

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