Science Advances:3亿多年前气候剧变,海洋生物历经怎样兴衰?

地球气候的变迁对生物界产生了重大影响,早在3亿年前,一次剧烈的气候变化就曾导致海洋生物经历巨大波动。如今,由于人类活动引起的全球变暖现象,海洋生态系统是否将再次面临相似的困境?这一担忧愈发强烈。

远古生物研究成果发布

6月20日,南京大学沈树忠院士领导的研究团队在《Science Advances》期刊上公布了一项重大发现。该团队创新性地采用了高精度的大数据技术,对距今约3.4亿至2.5亿年的晚古生代时期进行了气候与生物演化关系的深入研究。经过多年的不懈努力和复杂的数据分析,他们揭示了气候变化,无论是降温还是升温,对海洋生物产生的截然不同的影响。

该研究聚焦于䗴类有孔虫这一远古海洋单细胞生物,尽管其体型微小,却曾在海洋底部占据主导地位。这些生物数量庞大,被誉为“碳酸盐岩工厂”。研究小组运用多种高端技术和设备,对它们的演化历程进行了详尽的记录与分析。

气候变冷生物剧增

晚古生代时期,随着地球气候逐渐转冷,海洋生物的演化速度仿佛被加速,物种数量急剧膨胀。在这个阶段,海洋生态体系充满活力,新物种层出不穷。据研究数据表明,某些区域海洋生物的种类在此时增加了超过一半。

气候变冷为生物带来了新的栖息地与生存条件。比如,气温下降导致海洋各区域间的水温差异扩大,这为一些对水温变化敏感的生物提供了适宜的生存场所,进而推动了物种多样性的增长。

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气候变暖物种灭绝

气候急剧变暖,特别是火山喷发引起的温度上升,对物种来说犹如宣判了死亡,导致大规模物种灭绝。在2.6亿年前峨眉山发生的大规模火山喷发期间及之后,体型较大的䗴类生物几乎消失殆尽。火山喷发释放出巨量的热能和有害气体,这不仅改变了海洋的化学成分,也破坏了其生态环境。

在2.52亿年前的二叠纪晚期,一场超级火山爆发事件发生,其影响深远,彻底结束了䗴类家族的进化过程。据研究揭示,这两次超级火山爆发造成了海洋生物的灭绝率超过90%,众多物种因此从地球的历史舞台上消失。

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生物演化历程起伏

在超过9180万年的时间跨度内,䗴类有孔虫先后遭遇了两次“多样化爆发”以及四次“灭绝危机”。在多样化爆发期间,其数量与种类急剧攀升,进而成为海洋生态系统的主导物种。然而,在多次危机面前静宁华源中学网,它们亦承受了沉重的打击。

这些波动与特定时期的气候状况及地质特征紧密相连。气候及环境的剧烈波动,往往成为决定其生存状况的关键因素。例如,海平面的波动、海洋盐度的改变等因素,对它们的生存与繁殖产生显著影响。

现代变暖速度惊人

令人关注的是,由人类活动引起的当代全球气候变暖,其速度显著超过了古代峨眉山玄武岩喷发和二叠纪末期火山爆发所导致的升温速度。目前,全球平均气温的年上升幅度持续扩大,海洋生态系统亦已遭受显著影响。

研究者们忧虑,目前的海域生态系统可能正遭受类似于有孔虫所遭遇的严峻挑战。部分海洋生物已观察到其生存空间缩小、种群数量下降的现象,而某些珍稀海洋生物甚至濒临灭绝的边缘。

研究意义与时代使命

该研究具有深远影响,研究团队利用超级计算机和人工智能算法,成功打造了全球首例高时间分辨率的科研模型。该模型不仅阐明了气候变化对生物进化进程中的关键推动力,还为探究当前全球变暖背景下的生物多样性变化趋势提供了重要的科学依据。

沈树忠院士指出,应对气候变化、维护生态系统已成为当务之急。当前,全球人类亟需采取行动,携手为守护地球家园贡献力量。面对这些严峻的挑战,我们应思考,从哪些具体领域着手,才能有效遏制气候变化的趋势?