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雙重地質力量促發中生代海洋生物大滅絕

明日科學
更新於 09月05日04:05 • 發布於 09月05日04:00 • 高 詩豪

當提到恐龍時期,海洋缺氧事件可能不是大家最先想到的現象,但它們卻是地球生態系統發生重大變革的關鍵事件。根據最新發表在《自然地球科學》期刊的研究,中生代時期,這些海洋缺氧事件導致了大規模的海洋生物滅絕,並且它們背後的推手是一個出人意料的「雙管齊下」——海洋和大陸的化學風化作用。

研究人員發現,從1.85億年前到8500萬年前,中生代的海洋頻繁出現缺氧事件,持續約1到2百萬年。這些事件造成了海洋中氧氣的大量消耗,形成所謂的「死亡區」,導致大批海洋生物滅絕。這些缺氧事件被認為與地球表面的化學風化加劇有關,特別是在一個溫室效應嚴重的時期,伴隨著高強度的火山噴發。

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「海洋缺氧事件就像是按下了地球生態系統的重置按鈕,」南安普頓大學的湯姆·格農教授解釋道。「我們的挑戰在於理解到底是什麼地質力量按下了這個按鈕。」

為了解開這個謎團,研究團隊將板塊構造的運動、海底地質變化和全球生物地球化學模型結合在一起,並發現中生代時期,超大陸岡瓦納的分裂是關鍵因素。這一過程帶來了全球範圍內的火山活動,隨之釋放了大量的磷元素,也就是一種生命所必需的營養物質——進入海洋。

缺氧事件產生的含有機物岩石層,成為石油

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此圖說明地球水圈與化學儲庫之間的相互作用,展示碳、磷、氧的循環。透明框表示水圈儲庫,如海洋,箭頭顯示它們之間的混合。白框代表化學儲庫,黑箭頭表示生物地球化學流動。 (a) 碳循環:碳以溶解無機碳 (DIC) 或有機碳 (Corg) 形式存在。 (b) 磷循環:磷以可溶反應磷 (Preac) 或顆粒有機磷 (Porg) 存在,紅色標註表示來自風化和海洋脊的輸入。 (c) 氧循環:單一氧儲庫代表與大氣交換的所有海洋區域。(圖/《自然地球科學》)

這些磷就像是海洋的「天然肥料」,促進了海洋生物的爆發性增長。然而,這種「肥料效應」並不全然是好事。大量生物活動導致了有機物質的沉積,這些有機物消耗了海洋中的氧氣,最終導致廣泛的缺氧區域形成。「這種缺氧現象最終創造了死亡區域,導致大多數海洋生物死亡,」利茲大學的本傑明·米爾斯教授補充道。

研究還顯示,這些缺氧事件產生的富含有機物的岩石層,現在成為了全球石油和天然氣儲量的重要來源。

更令人驚訝的是,這一研究不僅揭示了中生代時期的生態變化,還強調了海洋營養過度供應對當代海洋環境的潛在威脅。這些地質事件為我們理解未來氣候和環境壓力下地球可能的反應提供了寶貴的見解。「觀察地球內部事件如何影響地表,往往帶來驚人的結果,」格農教授總結道。

這項研究揭示了地球內部和其表面環境之間的密切聯繫,特別是在板塊構造運動和氣候劇烈變動的時期,這對地球的演化進程有著深遠的影響。

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首圖來源:University of Southampton. cc By4.0

圖片來源: Nature Geoscience cc By4.0

參考論文:

1.Solid Earth forcing of Mesozoic oceanic anoxic events Nature Geoscience

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