科学家揭晓晚古生代大冰期古生态发生显著变化原因

晚古生代大冰期发生了显生宙以来持续时间最长、规模最大的成冰事件。究竟是什么原因导致了这一时期全球古海洋、古气候、古生态发生显著变化?或许种子植物的辐射可以给出解释。科技日报记者5月12日从中国科学院(以下简称中科院)南京地质古生物研究所获悉，该所一项针对石炭纪杜内期的古海洋环境变化及其与种子植物的演化关系研究表明，种子植物大规模繁盛是导致地球晚古生代大冰期的直接原因。该成果已发表在国际地学知名期刊《地球与行星科学通讯》。

晚古生代冰期是显生宙以来持续时间最长、规模最大的成冰事件。从石炭纪最早期(距今3.55亿年左右)全球气候急剧变冷并伴随显著的碳循环波动，这也是晚古生代全球气候由“温室”到“冰室”转换的冰期正式开始的重要标志性事件。

一直以来，维管植物特别是种子植物的登陆和大规模繁盛被认为是触发全球变冷和晚古生代冰期成冰事件的重要原因之一，但长期缺乏证据揭示它们之间的直接因果联系。

此次，中科院南京地质古生物所陈波、陈吉涛、郄文昆、黄璞等人与国内外同行进行了合作研究。他们对华南和越南等地5条早石炭亚纪剖面开展详细的碳、锶、氧同位素分析，同时系统地梳理了晚泥盆世—早石炭亚纪早期全球种子植物属一级多样性及其地理分布变化。

研究发现，海水的锶同位素比值在杜内期中期开始下降，并伴随着碳酸盐碳同位素值和牙形刺氧同位素值的增加。这三个同位素体系的耦合变化正对应于种子植物早期演化阶段中最重要的一次辐射事件。此次事件中，种子植物以多样性的快速增加和分布范围的显著扩张为特征。

陈波副研究员认为：“种子植物在这一时期加速扩张，使得磷等陆源营养物质输入到海洋，从而促进全球海洋生产力提升和有机碳埋藏。而硅酸盐风化和有机碳的埋藏会大量地消耗大气中的二氧化碳，最终导致气候的变冷。”

该项研究系统地揭示出陆地生态系统演变通过影响地表生物地球化学循环而最终导致全球气候变化的全过程，研究结果对进一步理解陆地生态系统的兴起，及其在塑造全球气候中所扮演的角色有重要意义。(实习生季天宇记者张晔)