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当热带海洋是氧气绿洲
研究揭示了古代热带海洋何时以及为何从氧绿洲转变为海洋死亡区,为海洋环境的长期演变提供了线索。当热带海洋是氧绿洲时,这篇文章首先出现在今日雪城大学。
来源:雪城大学“氧气就像一个电灯开关,决定海水中碘的化学形态,”卢说。 “随着时间的推移,碘的氧化形式保存在沉积在全球海洋中的碳酸盐岩石中,慢慢地写下了一本氧气的历史书,供我们一页一页地翻阅。”
逆转的海洋
研究表明,在元古代,当大气中的氧气含量非常低时,热带水域的氧气浓度最高。这些基本上是缺氧海洋中的含氧绿洲,由光合生物维持,产生氧气的速度快于消耗的速度。
今天的模式发生了逆转,因为温暖的热带水域含有较少的溶解氧,而较冷的中纬度水域则含有更多的溶解氧。热带地区的上升流进一步消耗氧气,因为生物体在分解有机物的同时消耗氧气。
为了了解推动这种逆转的机制,研究小组与法国国家科学研究中心的古气候学家 Alexandre Pohl 合作。地球系统建模实验表明,当大气中的氧气超过一个临界阈值(可能约为目前水平的 1%)时,这种转变就会发生,从而从根本上重组海洋生物地球化学。
这些模型表明,在大气含氧量较低的情况下,生物通过光合作用创造局部富氧区域来控制氧气分布。一旦大气中的氧气超过阈值,物理过程就会接管,导致海洋氧合的现代分布。
生命的门槛
根据现有数据,这种转变可能发生在 570 至 5 亿年前之间,就在生命史上最戏剧性的事件之一:寒武纪大爆发之前,当时动物多样性呈指数级增长,海洋生态系统从根本上进行了重组。研究表明,跨越氧气阈值会增加整体氧气的可用性,从而重新组织依赖氧气的生命可以蓬勃发展的地方。
