3億多年前的地球曾是一個“冰雪世界”。當時的空氣含氧量是今天的1.2倍至1.7倍，傳統觀點認為，在這段高氧冰期，海洋應該更“健康”。

近日，中國科學院南京地質古生物研究所領銜的國際團隊研究揭示，“高氧+冰室”的組合，并不意味著3億多年前的海洋一直生機盎然。

▲古生代海洋生物多樣性、大氣成分與海洋氧化狀態

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高氧冰期

海洋暗藏“缺氧危機”

中國貴州羅甸盆地保存著3.1億年前至2.9億年前連續沉積的碳酸鹽巖，這些“巖石日記”記錄著遠古海洋的呼吸。

通過分析巖石中的鈾同位素（238U/235U），團隊首次精確“測量”了當時海底的缺氧范圍。

▲石炭–二疊紀之交古地理與華南羅甸盆地納慶剖面柱狀圖

結果顯示，盡管處于高氧冰期，鈾同位素比值卻多次驟降。這意味著海底缺氧區域反復擴張，最嚴重時可能覆蓋了4%至12%的海底面積！

更為關鍵的是，每次缺氧擴張都伴隨著“異常信號”：大氣二氧化碳濃度快速飆升、碳同位素出現負漂移（類似給地球“驗血”，發現碳來源突變）。

結合火山活動、植被演化等地質事件，團隊利用CPU生物地球化學模型“復盤”了當時的碳循環：雖然大冰期有機碳埋藏增加會降低大氣二氧化碳水平，提升氧氣水平，但間歇性的巨量碳排放（可能來自火山噴發或有機物大規模分解）仍會打破平衡，導致氣候變暖，進而使海洋表層水溫升高、溶解氧減少；同時，海水中有機質的沉降消耗大量氧氣，導致底層海水逐漸“缺氧”。

▲碳-磷-鈾模型結果及其與相關地化指標的對比

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給現代的“氣候警示錄”

這項研究提醒人類：地球氣候系統遠比想象中復雜，即使在“高氧+冰室”的理想狀態下，全球變暖仍可能觸發海洋缺氧。

三億年前的海洋生物曾經歷過這樣的危機，而今天的人類正站在另一個關鍵節點。

現代海洋正面臨由全球變暖引發的缺氧風險，海水升溫后溶解氧減少，加上污染物排放，部分海域甚至已出現“死亡區”。

人類不僅要關注二氧化碳濃度，更要警惕變暖本身給海洋生態帶來的連鎖反應。缺氧區的擴張可能讓魚類、貝類等生物失去家園，甚至引發區域性生物滅絕。

控制碳排放、保護海洋，或許是人類最好的選擇。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1073/pnas.2420505122

來源：中國科學院南京地質古生物研究所

責任編輯：王穎