二叠纪末大灭绝（EPME）是地球历史上最大的生物危机，发生在约2.5亿年前二叠纪向三叠纪更迭期间，是西伯利亚火山喷发后引起环境扰动的结果，造成了90%海洋物种的灭绝。5 n4 p5 B+ ]! I# z- P
+ j1 u& y9 [2 [' U; G主流假说认为，海洋缺氧是造成物种灭绝的主要原因，但其进程和时间具有很大不确定性。最新研究发现，在海洋缺氧前出现了短暂的大氧化事件。
' K$ n4 V: m% f* o* w- D
9 W; W, q6 _4 w- P2021年8月2日，来自美国佛罗里达州立大学的研究人员在国际顶尖期刊《Nature Geoscience》上在线发表了一篇名为“Transient ocean oxygenation at end-Permian mass extinction onset shown by thallium isotopes”的研究论文，文章的中文译名是《铊同位素显示二叠纪末大灭绝开始时的短暂海洋氧化作用》。6 \4 U6 }% e3 I
! S3 P; G, ?+ Q& l+ z, H \ l. E
" C. x5 F9 v: b) H7 v % F: B( n9 b6 D" W: S. G U
8 B! H4 U) ^# m2 T
8 F2 ]3 m6 |5 v/ m9 \9 D, H' T0 ?3 h ]% }2 B3 A3 Y
7 C+ j; D' p ^ ! N2 `; I2 `/ r- H4 H
) } r* l8 Q X: j2 w0 n9 Q( W! f- G7 ~4 M
在分析了泛大洋盆地三个地点的铊同位素数据后，研究人员发现，基于某些因素驱动了铊同位素的短暂波动，意味着大灭绝发生时存在一个更加复杂的氧化还原环境。
* F( A9 n. V" o! A ) D" v1 o' |, l5 X2 ]
对此，文章的主要作者Sean M. Newby认为，“氧化事件可能与短暂的变冷有关，在EPME期间，海洋系统对火山引起的高度波动产生了响应。”。
/ G: q( q0 U) y+ \) u+ y , t ]* v0 P7 k+ G. h: ~
作者Sean M. Newby是佛罗里达州立大学地球海洋与大气科学学院，国家强磁场实验室的研究员。据悉，研究的起源来自于日本和加拿大地区还保存着的二叠纪-三叠纪过渡期间赤道附近的海洋地壳，这块地壳有2.5亿年历史，地壳样本位置如下图所示。1 W' I8 K6 ]: p S
2 @; q9 U( m: J2 y/ T2 v" R
2 R4 Q# x1 n4 n( q4 d
& Z0 F8 ] u' d 0 i5 F# N; ]% s6 `# C" f
& z' y% W3 i$ ` ^/ z7 |
. f/ p1 |6 B9 N3 S' h! s% ]6 ? 9 c1 N) e& T7 c* q, j7 L
+ g; L& O! M+ S' L8 a* a2 A$ G
7 b- o9 Y$ ?; v( V铊同位素是一种新的古氧化还原替代物，在全球海水中分布广泛、停留时间短，并且能够敏感响应海洋地壳氧化还原变化。在采集了岩石样本并挖掘了现有数据库之后，远古岩石中保存的铊同位素差异提供了数亿年前氧化还原线索。
1 U( u, I, ^5 S5 o
' e! \/ q- |* u( d, O 3 i# S% `9 g. Q, F) z
【注：同位素是一种化学元素的原子，原子核内的质子数相同，但中子数不同。】
/ V! T+ `5 f4 D
8 O+ g; q8 J7 k' p) Q7 |0 C在对岩石剖面中的铊同位素进行分析后，发现在EPME之间存在短暂的铊同位素的负偏移，随后表现出向正值的转变，并持续到最三叠纪早期，铊同位素的负偏移指示氧化锰的埋藏，表明在EPME之间存在快速且短暂的海洋氧化事件，如下图所示。
5 G% M! R% N" Z% n- w( y: \2 ~& I6 w$ z3 x5 X0 H4 X
4 G) S' X$ Q+ k; Y( m" a
- g9 y _& I$ |2 o 0 h( [8 Q( S8 W. i8 P5 d
, J( T# P% @4 R+ b* U
. c. Y; |1 R- g0 n1 H: Y - A# B0 k) M/ O
( e- p' W! m+ ?% b q
2 e, h2 E- d6 M) |) T/ z9 k作者提出了两种可能增加锰氧化物掩埋的原因：第一，EPME期间发生过海平面上升，该海水入侵通过淹没大陆架扩大了含氧海底的面积；第二，EPME开始时有过短暂的气候变冷，与短期铊同位素扰动同时发生。8 x/ y/ {& m; z+ D- g* e
. F% I' t) Q9 h9 J" l+ q+ U
然而，研究人员认为第一个原因不足以引起EPME附近海洋大而快速的氧化还原波动。因此第二个原因可能是引起锰氧化物埋藏增加的主要原因：由火山喷发产生的大量SO2触发的短期气候变冷，变冷可以造成冷水下沉并增加海水中的溶解氧，从而促进温盐循环，增强锰氧化物的埋藏。
/ t: Q$ K/ B! K, R% N
9 R4 x1 q5 s1 i. N3 Y. r进而研究人员提出了铊同位素记录的二叠纪-三叠纪海洋氧化还原变化模型，如下图所示：二叠纪中期海洋与现代海洋环境相似（a）；二叠纪末期火山爆发导致的温度升高，使得海洋缺氧区扩张进而导致溶解的锰含量升高（b）；EPME期间二氧化硫排放量的增加介导的海洋短期变冷，导致快速且短暂的海洋氧化事件发生从而增加了锰氧化物的埋藏（c）；EPME期间海洋快速恢复了广泛的缺氧条件，并持续到三叠纪早期（d）。
" B0 S4 h$ m2 h# L8 ^
0 j: b. t4 ?- i# D. W+ h
4 y9 T7 ~. Z8 B' g3 {
7 e$ u4 u/ M- K) Q " k U0 p' X2 C/ F7 A) w
- P9 ~5 H) V- O# [- m2 C! I[img= 685px, 427px]hb.hainanu.edu.cn/__local/6/57/9E/5F44DB73019267A2FE1132F80C6_95B5E5E4_46E2F.png[/img]
" Z6 O6 Z! y# |( z; \$ R" p4 j
- s) W' z8 C7 {; i% l" p
# q5 C4 v ~0 h8 Y ^. ?
8 K1 p7 l: ~$ ~) U0 J8 \4 n$ a6 l该研究表明，EPME期间的氧化还原历史比之前推断的更为复杂。全球气候和海洋氧化还原状态中的这些扰动表明，EPME不仅仅是由向更缺氧的海水过渡引起的，而且是由快速氧化还原波动以及极端温度变化引起的。) R- O) J8 k% D8 m; Z+ o `# N
8 \2 C3 W" a& ?" C
总之，这些极端环境压力影响了许多海洋生物进化，包括那些在EPME之前就早已经适应这些环境条件的生物。
- U J7 y" ]# P* ?+ D' h
0 u/ l% z: `/ Q6 Y( [7 k8 F
3 m8 D# y9 a0 y+ u! @+ \<hr>参考文献：www.52ocean.cn* ~! H2 F9 `' h, z
: @/ ~% s+ {* D. l# @$ q
简述翻译者：海南大学研究生李凤莹 | 
