发布时间：2015-05-24 浏览次数：535
我室博士生陈曦在凌洪飞教授指导下，与国内外研究者合作，在新元古代末到寒武纪生命大爆发时期古海洋氧化演变研究方面取得重大进展，论文“Rise to modern levels of ocean oxygenation coincided with the Cambrian radiation of animals” 在《自然通讯》杂志发表（Nature Communications, DIO: 10.1038/ncomms8142）。
地球上的生命约在35亿年前就出现了，早期生命是没有细胞核的原核生物。约在20多亿年前真核生物才开始出现，这与当时大气氧气的含量增加密切相关。而复杂的多细胞生物直到~8?6亿年前才开始逐渐繁盛，后生动物开始出现，这也被认为与氧气含量增加有关。但宏观双侧对称动物直到距今5.4亿年前起始的寒武纪早期才开始大量出现，并迅速辐射演化，被演化生物学家称为“寒武纪生命大爆发”。在地球漫长历史中的这一短时期内生命形态快速演化的现象曾让达尔文非常困惑。而时至今日，寒武纪生命大爆发的具体过程以及原因依旧是生物演化史中的一大课题。早在1968年，美国Preston E. Cloud教授就提出氧气水平的增加可能是寒武纪大爆发的重要原因之一。但学界对于寒武纪早期海洋整体氧化水平缺少令人信服的科学证据，并有研究认为海洋的氧化程度直到~4亿年前的泥盆纪才接近现代水平。
此项研究主要基于缺氧和氧化环境中钼元素（Mo）地球化学性质的差异性和钼同位素组成（δ98Mo）的差异性原理，通过对我国华南扬子地块南缘多个地点沉积于距今~6.6?5.2亿年前的海洋黑色页岩中铁元素的赋存形式、钼元素的含量和同位素组成研究，获得海洋局部和整体的氧化还原状态的演化历程，并首次以定量方式，揭示出寒武纪早期海洋的氧化水平达到现代海洋的水平，与寒武纪生命大爆发演化事件在时间上高度一致，为揭示寒武纪大爆发之谜提供了重要的科学依据。
地球的前~87%的历史中（距今~46亿年到6亿年），除了距今~24?22亿年前的“大氧化事件”时期大气中氧气含量可能达到现今水平的约1?10%以外，地球表面基本一直维持在缺氧状态。直到距今~6.35亿年，全球性大冰期（“雪球事件”）结束之后，地球表面的氧气水平才开始明显升高（大气中氧气含量可能达到现今水平的10%以上），促进了海洋中早期宏观多细胞生物的发展。但在寒武纪开始（距今5.41亿年）之前，海洋大部分仍是低氧甚至缺氧且后生动物稀少。而在寒武纪早期的约两千多万年中，真核生物尤其是后生动物和浮游藻类的生物多样性及其生态重要性都呈现显著稳步增加。此研究揭示反映海洋整体氧化程度的钼同位素组成的升高与这一生物演化事件相同步，并在距今~5.2亿年时生物多样性和海洋氧化程度同时达到地球存在40亿年来的顶峰，也是地球历史上海洋氧化程度首次达到现代水平。
此研究提出：寒武纪早期海洋氧化程度升高达到现代水平的过程应该对“寒武纪生命大爆发”起到了重要的促进作用，而在寒武纪早期开始繁盛的多细胞动植物也反过来影响海洋中营养元素和碳的循环，从而也有利于海洋氧化范围的扩大和稳定。