近日，我校地球科學(xué)學(xué)院青年教師路漫作為第一作者兼第一通訊作者的學(xué)術(shù)論文“Massive wildfires followed oceanic anoxic events during the Late Devonian Frasnian-Famennian mass extinction”在《Science Advances》上正式發(fā)表，論文得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
晚泥盆世弗拉斯期-法門(mén)期（F-F）大滅絕是地質(zhì)歷史上五大滅絕事件之一。該滅絕事件伴隨著廣泛的海洋缺氧事件，導(dǎo)致了嚴(yán)重的海洋生物多樣性損失。科學(xué)界對(duì)于陸地野火與海洋缺氧的關(guān)系一直存在爭(zhēng)議：一種假設(shè)認(rèn)為，野火爆發(fā)將大量陸地養(yǎng)分帶入海洋，引發(fā)藻類(lèi)爆發(fā)并導(dǎo)致缺氧；另一種假設(shè)則認(rèn)為，野火可能是海洋缺氧事件引發(fā)的反饋效應(yīng)。由于缺乏高分辨率的地質(zhì)記錄，兩者之間的因果關(guān)系一直未得到證明。
該研究取得了兩方面的突破性成果，一是構(gòu)建了晚泥盆世大滅絕期間海洋缺氧與野火事件的時(shí)間序列。通過(guò)對(duì)美國(guó)東南部Chattanooga黑色頁(yè)巖進(jìn)行了高分辨率采樣，綜合分子有機(jī)地球化學(xué)、有機(jī)巖石學(xué)以及元素地球化學(xué)等研究，建立了清晰的時(shí)間序列。研究發(fā)現(xiàn)，在F-F大滅絕前期，海洋處于極端缺氧狀態(tài)，促進(jìn)了有機(jī)碳大量埋藏，但野火活動(dòng)低；在滅絕后期，海洋氧化環(huán)境逐漸恢復(fù)，野火活動(dòng)逐漸增強(qiáng)。這一發(fā)現(xiàn)有力地挑戰(zhàn)了“大規(guī)模野火誘發(fā)海洋缺氧并致生物滅絕“的傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)，證明野火頻發(fā)是環(huán)境演化的“結(jié)果”而非“誘因”。二是揭示了從“海洋碳埋藏”到“全球野火爆發(fā)”的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)機(jī)制。通過(guò)建立全球碳埋藏模型，發(fā)現(xiàn)第一階段有機(jī)碳高效埋藏，使大量光合作用產(chǎn)物在缺氧條件下迅速埋藏，這種全球范圍內(nèi)的有機(jī)碳埋藏發(fā)揮了“氧氣工廠(chǎng)”作用，顯著促進(jìn)了大氣氧含量的積累。碳埋藏模型顯示，在F-F大滅絕期間，大氣氧氣濃度在40多萬(wàn)年內(nèi)快速攀升并突破了約 20%的“燃燒門(mén)檻”，使得野火發(fā)生的概率提升至70%以上，最終引發(fā)了滅絕事件后期及法門(mén)期全球性的野火爆發(fā)（圖1）。
該研究提供了首個(gè)能夠分辨野火與海洋缺氧事件時(shí)間序列的高分辨率數(shù)據(jù)集，挑戰(zhàn)了野火觸發(fā)海洋缺氧的傳統(tǒng)假說(shuō)，深化了對(duì)烴源巖形成環(huán)境的理解，強(qiáng)調(diào)了生物圈與大氣圈、水圈之間復(fù)雜的反饋機(jī)制，為理解當(dāng)今全球氣候變化背景下森林火災(zāi)與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用提供了重要地質(zhì)借鑒。
《Science Advances》是由美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）出版的綜合性自然科學(xué)期刊，是國(guó)際頂級(jí)期刊《Science》的綜合性子刊，以刊發(fā)多學(xué)科領(lǐng)域重大科研成果進(jìn)展著稱(chēng)，在國(guó)際上擁有廣泛的影響力。
論文鏈接： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady4534
圖1. 晚泥盆世全球海洋缺氧事件與野火事件的時(shí)空演變圖
