遠古葉綠素定量檢測揭開奧陶紀末生物大滅絕真相

在距今大約4.4億年前，地球歷史上第一次生物大滅絕在奧陶紀末發生，絕大多數海洋生物慘遭滅頂。近日，《自然—地學》雜誌刊發論文稱，美國哈佛大學地球與行星科學系安·皮爾森團隊找到了奧陶紀末期剖面遠古海洋葉綠素的生物標誌化合物卟啉，並對其單體氮同位素進行了定量分析。結果顯示，正是海洋真核藻類的擴張導致了冰期產生，最終使生物大滅絕。

奧陶紀末生物大滅絕有兩個階段，被古地質學家稱為「兩幕式」。論文第一作者和通訊作者、博士生沈佳恆向《中國科學報》記者介紹，化石記錄表明，第一幕大滅絕讓底棲型、游泳型、浮游型以及生活在大陸架淺部和深水區的生物成為「受害者」，而一群喜冷的腕足動物則廣泛分布。第二幕發生後，這些「倖存者」也難逃厄運。此後，海洋生物群落單一凋零。

長期以來，科學家觀察到「兩幕式」大滅絕期間發生了劇烈而短暫的冰川活動，即「赫南特冰期」。不過迄今為止，赫南特冰期的成因機制仍然成謎。

為此，皮爾森團隊對晚奧陶世—早志留世剖面進行了生物標誌化合物的分析。研究人員通過有機質提取、提純、氧化等化學過程，獲得卟啉的單體氮同位素。經過計算的實驗結果顯示，在赫南特冰期前夕，海洋發生了真核藻類大爆發。

這項研究認為，當時，陸地維管植物首次出現並擴張，大陸風化作用得以增強，這導致了海洋營養充裕，為真核藻類的生長、繁殖提供了有利條件。真核藻類的擴張進而增大了浮游植物群落的平均顆粒粒徑，導致有機碳埋藏通量增加，提高了海洋生物泵效率，降低了大氣二氧化碳濃度，最終觸發赫南特冰期。這一驅動機制在生物地球化學模型上得到了定量的驗證。

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