一项新研究表明，大约 3 亿年前，一系列剧烈的二氧化碳“喷发”改变了我们的海洋。该研究发表在《PNAS》上，确定了五次大气二氧化碳增加的事件，这些事件可能导致海洋中的氧气含量下降。
研究人员表示，这些变化与海洋生物多样性的停滞和下降有关，特别是底栖动物（如珊瑚、甲壳类动物和腕足类动物）的生物多样性。研究人员还强调，这些变化可以用来预测如果今天大气中的二氧化碳含量以类似规模增加会发生什么——他们警告说，这种情况并不遥远。
“这是我们唯一能够与今天我们所处的水平相当的大规模二氧化碳变化的类比，我们看到二氧化碳水平翻倍甚至翻三倍，”古气候学家、研究作者、加州大学戴维斯分校教授 Isabel P. Montañez 在一份新闻稿中说道。“我们现在正在制造一次喷发，其速度比过去快两到三倍。”
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二氧化碳与缺氧
众所周知，二氧化碳的喷发或排放对海洋有害。例如，除了导致海洋酸化外，这些喷发还会导致海洋缺氧，即海洋中的氧气浓度下降。
发生这些缺氧事件的原因之一与温度有关。二氧化碳释放到大气中会提高空气温度，进而提高海洋表面水的温度，而海洋的大部分氧气是在海洋表面吸收的。由于温水吸收氧气的能力较差，海洋表面水温升高意味着总体上吸收进入海洋的氧气减少，因为更多的二氧化碳被排放到大气中。
此外，由于温水也更具浮力，海洋表面的水倾向于停留在那里，阻碍了洋流循环，并阻止了含氧量最高的层与含氧量最低的层混合。
为了深入了解这些事件及其对海洋生态系统的影响，研究人员查阅了来自中国南方那庆组的海底沉积岩心。通过分析这些岩心的化学成分，研究小组重构了大约 3.1 亿至 2.9 亿年前大气和海洋的状况。
“通过这项分析，我们不仅在二氧化碳中看到了这些‘喷发’，在海洋的铀同位素特征中也看到了，”Montañez 在新闻稿中说。“它们完全一致，而铀峰值的大小告诉我们海洋缺氧的程度。”
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对未来的警示
将所有信息输入数学模型后，研究小组得出结论，在大约 3 亿年前，二氧化碳水平翻倍或翻三倍可能导致海洋含氧量至少下降了五次。每次事件持续约 10 万年至 20 万年，同时也伴随着海洋生物多样性的中断。
“每次这些喷发发生时，我们确实看到了生物多样性的停滞，”Montañez 在新闻稿中说。“这产生了影响。”
当然，这些二氧化碳喷发与今天地球上人类造成的排放不同。它们不仅来自火山和构造活动等不同来源，而且影响的是不同的大气，被排放到比今天地球大气含氧量高 40% 到 50% 的空气中。
这些古代排放造成的严重后果似乎预示着未来的麻烦，因为人类活动正在以相似的规模将二氧化碳排放到含氧量大为减少的大气中。
“这是一个巨大的发现，因为我们如何能够在一个含氧量比今天高得多的环境下，在海洋下允许这种情况发生呢？”Montañez 在新闻稿中说。“给我们的信息是：‘不要过分确定我们不能在当前人类驱动的二氧化碳排放下重蹈覆辙。’”
文章来源
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PNAS。《高大气 O2 和冰室条件下的海洋缺氧反复发生》
Scripps 海洋研究所。《常见问题解答：海洋酸化》
Scripps 海洋研究所。《常见问题解答：海洋缺氧》
