距今約2.5億年的二疊紀(jì)末期，地球上曾發(fā)生過(guò)一次最大規(guī)模的生命滅絕事件，造成海洋中超過(guò)90%以及陸地上超過(guò)70%的生物消失。二疊紀(jì)末的生命大滅絕事件，到底是什么原因造成的？

4月7日，澎湃新聞從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，針對(duì)上述問(wèn)題，該校沈延安教授課題組以高精度鎳同位素分析為主要手段，對(duì)加拿大北極地區(qū)的晚二疊—早三疊地層進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并在最近提出一種新觀點(diǎn)：西伯利亞大火成巖?。ㄖ高B續(xù)的、體積龐大的由鎂鐵質(zhì)火山巖及伴生的侵入巖所構(gòu)成的巖漿建造，包括噴出的大規(guī)模溢流玄武巖和巖漿供體大型放射狀巖墻群）噴發(fā)產(chǎn)生的含鎳氣溶膠，是二疊紀(jì)末生命大滅絕的重要因素。日前，該項(xiàng)成果已以“Nickel isotopes link Siberian Traps aerosol particlesto the end-Permian mass extinction”為題發(fā)表于《自然·通訊》。

此前，在二疊紀(jì)末生命大滅絕的環(huán)境和機(jī)制研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)。一般認(rèn)為造成生命大滅絕和環(huán)境巨變的根源在于西伯利亞大火成巖省的噴發(fā)。但最近精確年齡測(cè)試表明，西伯利亞大火成巖省在二疊紀(jì)末生命大滅絕事件的30萬(wàn)年之前就已經(jīng)開(kāi)始噴發(fā)。

上述論文的第一作者、博士后李夢(mèng)涵介紹，他們的研究對(duì)象是分布在加拿大北極地區(qū)Sverdrup盆地的Buchanan Lake剖面。從古地理位置來(lái)看，Sverdrup盆地距離西伯利亞大火成巖省約2萬(wàn)公里，且處于其下風(fēng)口，火山噴發(fā)的產(chǎn)物大約只需要4—8天就可以到達(dá)該盆地，因此它是研究二疊紀(jì)末火山噴發(fā)如何驅(qū)動(dòng)環(huán)境變化的理想地區(qū)。

研究人員對(duì)剖面進(jìn)行高精度鎳同位素測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，鎳同位素的組成與當(dāng)時(shí)海水中的氧氣含量以及化學(xué)組成具有良好的相關(guān)關(guān)系。在二疊紀(jì)末生命大滅絕層位，鎳的含量突然大幅下降。另外，剖面的鎳同位素組成非常輕，是35億年以來(lái)沉積巖中最輕的鎳同位素組成。

本文圖片均來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)該研究認(rèn)為，西伯利亞大火成巖省的噴發(fā)形成了大量含鎳的氣溶膠，它們經(jīng)過(guò)全球大氣環(huán)流的傳輸沉降至海洋和陸地。含鎳氣溶膠的大量沉降提高了海洋的初級(jí)生產(chǎn)力，同時(shí)大量消耗了海水中的氧氣，其造成的環(huán)境惡果是海洋的缺氧和酸化。大量含鎳氣溶膠的沉降也造成了陸地生物生長(zhǎng)環(huán)境的惡化——因?yàn)檫^(guò)量的鎳不利于植物的光合和呼吸作用、限制植物的生長(zhǎng)及其多樣性，最后導(dǎo)致植物的死亡。

沈延安介紹，在過(guò)去5.4億年以來(lái)地球上共發(fā)生了五次生命大滅絕事件，該項(xiàng)研究是首次應(yīng)用鎳同位素解析生命滅絕過(guò)程中的劇烈環(huán)境變化，為理解生命和環(huán)境的相互作用提供了新的視角。

另外，去年，沈延安課題組還以高精度硫同位素分析為主要研究手段，發(fā)現(xiàn)在奧陶紀(jì)末生命滅絕事件的過(guò)程中硫同位素產(chǎn)生了非質(zhì)量分餾，提出“平流層火山噴發(fā)”是奧陶紀(jì)末生命滅絕事件的驅(qū)動(dòng)機(jī)制這一新觀點(diǎn)。相關(guān)論文也已發(fā)表于《自然·通訊》。奧陶紀(jì)末生命滅絕發(fā)生在約4.4億年前，造成了全球海洋中約85%物種的消失，是地球過(guò)去5.4億年來(lái)第二大生命滅絕事件。