5.4億年前發(fā)生的寒武紀(jì)爆發(fā)是生物進化史上最重要的事件之一。大多數(shù)活體動物在短時間內(nèi)“突然”出現(xiàn)。是什么導(dǎo)致了這次大爆發(fā)？大爆發(fā)的過程是什么？參與南京專家的中英團隊的最新研究表明，氧含量是控制寒武紀(jì)爆發(fā)過程的最關(guān)鍵因素。相關(guān)結(jié)果昨日在英國《自然》雜志發(fā)行《自然—地球科學(xué)》在線發(fā)表。

是什么控制了寒武紀(jì)爆發(fā)的發(fā)生？這是進化生物學(xué)和地球科學(xué)共同關(guān)注的一個重要的基礎(chǔ)前沿科學(xué)問題。

最近，由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂燕教授和倫敦大學(xué)學(xué)院GrahamShields教授領(lǐng)導(dǎo)的中俄俄國際合作團隊對這一科學(xué)問題給出了新的答案。通過對西伯利亞早寒武世碳酸鹽巖地層中碳和硫同位素的研究，他們發(fā)現(xiàn)大氣和海洋的氧含量控制著寒武紀(jì)爆發(fā)的過程。

朱茂燕介紹說，早在2006年，該團隊就提出了寒武紀(jì)分期輻射和滅絕爆發(fā)過程的模型，發(fā)現(xiàn)動物早期進化的分階段輻射和滅絕過程與海水碳的異常變化有耦合關(guān)系。同位素。

南國研究所團隊與俄羅斯同行合作，于2008年在西伯利亞開展了實地工作，并收集了一套珍貴的早期寒武紀(jì)早期碳酸鹽巖地層樣品。隨后，中英合作團隊對這套樣品進行了系統(tǒng)的碳硫同位素實驗分析和數(shù)學(xué)模型計算，取得了令人振奮的研究成果。

生物地球化學(xué)循環(huán)模型計算表明，該地區(qū)海水的碳和硫同位素在寒武紀(jì)早期從5.24億年到5.14億年間經(jīng)歷了5次同時變化，變化幅度反映了大氣中氧含量的變化。和淺海。振幅。 5.14億年前碳和硫同位素的不平衡變化反映了海水中普遍缺氧。

綜合生物地層數(shù)據(jù)研究表明，海水碳和硫同位素值發(fā)生在早期CAM和5.14億年前寒武紀(jì)爆發(fā)高峰期之間的1000萬年間。同時波動的數(shù)量和幅度與動物化石多樣性變化的數(shù)量和程度高度一致。在5.14億年前的大約兩百萬年后，碳和硫同位素之間的變化不同步，碳同位素保持顯著的負(fù)異常，硫同位素經(jīng)常波動。巧合的是，全球寒武紀(jì)動物的滅絕發(fā)生在這段時間。

據(jù)報道，這項研究首次使用定量模型來證明動物的寒武紀(jì)爆發(fā)過程受大氣和海洋氧含量變化的控制，并且寒武紀(jì)動物群的滅絕事件發(fā)生在5.15億左右。多年前是海水。由缺氧引起。