寒武纪生命大爆发究竟是怎么回事?中国科学家又有新发现_科学探索_

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寒武纪距今越有5.4亿年的★★时间,对于人类来说这是一★个充满了未知的★★年代。现代科学家们从化石等材料中了解到,这个时期,地球生的★★生命出现了爆发式的★★增长,称之为★寒武纪生命大爆发,然而究竟是什么原因导致的★★生命大爆发一★直以来都是古生物学和地质学上的★★一★大悬案。就在最近,中国的★★研究团队有了新的★★发现,为★寒武纪大爆发的★★可能性添加了一★个新的★★解。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

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近期,由中国科学院南京地质古生物研究所参与领导的★★中英俄国际合作团队,为★寒武纪生命大爆发这一★科学难题提供了新的★★答案。合作团队得出结论:大气和海洋的★★氧气含量控制着寒武纪大爆发的★★过程,氧气含量的★★大幅增加,直接导致寒武纪早期生物种类“井喷”。这一★最新研究成果于5月6日★在线发表在英国《自然-地球科学》上。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎透露,上世纪80年代以来,随着越来越多化石被发现,人们更倾向于认为★寒武纪大爆发是真实事件。但是,寒武纪大爆发为★何发生、爆发的★★过程又是怎样的★★?“有观点猜测,氧气控制了复杂生命的★★出现,但如何控制、有什么证据?我▓们通过高精度的★★地球化学研究数据发现,海洋中氧气增多时,物种数量明显增加。”dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

谈起这次研究的★★起源,朱茂炎介绍,2005年南京召开了第四届国际寒武纪地质大会,会后他们总结了寒武纪的★★年代表、生物演化和环境研究,同时编制了一★条寒武纪全球海水碳同位素演化曲线。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

结果发现,这条曲线与全球生物演化的★★阶段性是对应的★★,海水碳同位素正异常对应的★★是动物大爆发阶段,负异常对应的★★是动物灭绝阶段。“但这种关联的★★具体原因和机制一★直不明。我▓们觉得这与生物氧化有关系,但到底是什么驱动了生物利用碳的★★过程?这是多年来,我▓们想探究的★★答案。”dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

朱茂炎介绍,浅水海洋中沉积的★★碳酸盐岩(石灰岩)能记录海水碳同位素信息������,是调查很好的★★切入口。研究人员将目光投到解题关键地区——俄罗斯西伯利亚。当地的★★寒武纪早期地层剖面不仅化石丰富,而且全部由碳酸盐岩构成,完整记录了该时期全球海水碳同位素的★★演化过程。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

2008年,研究团队与俄罗斯同行合作,在西伯利亚开展野外工作。沧海桑田,5亿年前在海洋中沉积的★★岩层如今已暴露地表。沿着勒拿河,在一★片无人区的★★陡峭悬崖边,研究人员采集了一★套珍贵的★★寒武纪早期碳酸盐岩地层样品。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

从数百米厚的★★地层中采集的★★几百块样本被带回中国,按照时间序列和厚度序列累积起来,研究人员得以研究寒武纪大爆发的★★古海水变化。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

为★了解当时碳同位素的★★变化原因,研究团队还必须分析当时海水的★★硫同位素变化。朱茂炎说,碳同位素的★★实验方法已经很成熟,但当时硫同位素实验分析在国际上一★直有争议,有观点担心实验过程有误差,得不到准确结果。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

经过多年努力,研究人员改进了硫同位素分析的★★实验方法。课题组对这套样品开展了系统的★★碳、硫同位素实验分析和数学模型计算,获得了令人兴奋的★★研究结果。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

多年努力找到结论dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

朱茂炎介绍,西伯利亚地区海水碳、硫同位素在寒武纪早期发生了五次同步变化。当海水碳、硫同位素同步偏重(正异常)时,表明有机碳和黄铁矿埋藏量增加,导致氧气产量快速增加;当海水碳、硫同位素同步偏轻(负异常)时,表明有机碳和黄铁矿埋藏量减少,导致氧气产氧量减少。也就是说,碳、硫同位素的★★变化反映了大气和浅海中氧气含量的★★变化。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

研究人员发现,在寒武纪大爆发高峰时期,海水碳和硫同位素值发生的★★同步波动次数及幅度,与动物化石多样性变化的★★次数及幅度在时间上高度吻合。“氧气多了,生物多样性就多了,物种数量明显增加。五次变化中,西伯利亚的★★物种最多时增加到300多种。”dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

而在距今5.14亿年之后的★★大约200万年间,碳和硫同位素间的★★变化并不同步,反映了海水普遍缺氧。巧合的★★是,这一★时间内发生了全球性寒武纪动物群的★★大灭绝。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

朱茂炎说,这一★研究首次采用定量模型论证了动物的★★寒武纪大爆发过程受控于大气和海洋的★★氧气含量变化。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

目前,寒武纪大爆发仍有多道谜题等待科学家解答。在朱茂炎看来,生物演化和环境相互作用,不同学科的★★研究人员应一★起探讨“解题”,共享实验方法和思想。“要推动多学科交叉,研究古生物、地球化学、地球物理、现代生物学的★★学者要坐在一★起,破解寒武纪大爆发的★★谜题。”dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

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云南澄江生物群为★“寒武纪大爆发”提供证据dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

了解寒武纪大爆发,就必须提及中国云南澄江生物群。它与加拿大布尔吉斯生物群和凯里生物群构成世界三大页岩型生物群,为★寒武纪地质历史时期的★★生命大爆发提供了证据。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

1984年7月1日★,中国科学院南京地质古生物研究所研究员侯先光在帽天山发现一★块化石,敲开了发现澄江生物群的★★大门。这块长尾纳罗虫化石是难得一★见的★★软体组织化石,首次清晰展现出距今5.3亿年前的★★海洋动物世界的★★真实面貌。澄江生物群的★★发现,使其所在地——云南省玉溪市澄江县声名鹊起。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

原始的★★生命非常脆弱,大部分没有硬化骨骼,仅由软组织组成。这些生命一★旦死亡,极容易化为★乌有。而澄江生物群的★★各类动物化石却保存精美、举世罕见,这正是它的★★珍贵之处。此后,我▓国南京、西安、昆明、北京等地的★★古生物学家先后对澄江生物群进行了多次大规模采集。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

澄江生物群主要由多门类的★★无脊椎动物化石组成,门类丰富。这座“化石宝库”充分显示出寒武纪早期生物的★★多样性,将绝大多数现生动物门类的★★演化历史追溯到寒武纪开始,为★揭示生物“寒武纪大爆发”的★★奥秘提供了珍贵证据,在国际上被誉为★“二十世纪最惊人的★★科学发现之一★”。dOV奇闻怪事_科学探索_新鲜事_台湾新闻_百战网

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