风化作用与气候

我国三峡地区陡山沱期海洋氧化与生物演化关系研究取得重要进展（发表时间:2008-04-15）本文提要：中美科学家通过对三峡地区九龙湾等剖面陡山沱组开展高分辨的碳硫同位素和大型疑源类古生物化石的研究，揭示了埃迪卡拉时期海洋脉冲式的氧化与大型疑源类化石出现、多样化和灭绝之间的关系。研究证实了埃迪卡拉时期的海洋确实存在一个巨大的有机碳库，致使深海维持在缺氧甚至硫化（含硫化氢）的状态，并发现深部还原的海洋经历了两次脉冲式的氧化，而海洋每一次的氧化事件都对应着一次生物多样性的发展，研究表明导致全球性生物多样化发展的海洋完全氧化是在5.51亿年之后。以中国科学家为主要贡献者的该论文发表在“美国科学院院刊”上，被誉为关于多细胞动物成因与埃迪卡拉时期（先于寒武纪）古环境变化的最重要论文。

“雪球地球”理论是地球科学界影响广泛、争议不断的一个假说。美国科学院院士、哈佛大学霍夫曼等人的“新元古代雪球地球”假说认为，在宏观后生动物出现之前的2亿年（大约7.5－5.5亿年前）间，由于罗迪尼亚超大陆的解体，增加的大陆风化作用过度消耗了大气圈的CO2，造成了地球历史上最严重的新元古代冰期—“雪球地球”。其间可能至少有2次全球性的冰川曾推进到赤道地区的海平面，使海洋全部结成很厚的冰，地球成为了一个被冰雪覆盖的大雪球。尽管存在着新元古代的冰期究竟是“雪球”还是“泥球”的争议，但随着冰期温度的下降，海洋能够从大气中吸收更多的氧气，这些氧气与海洋中悬浮的微小有机体作用产生碳酸盐，即通过浮游生物的呼吸作用释放出CO2，这些气体最终帮助地球温度迅速反弹，这种温室效应对地球生物圈产生了保护作用。

我国科学家2007年在三峡地区陡山沱组底部发现的“滞育卵囊中动物胚胎”化石，将动物的起源时间提前到6.32亿年以前，将动物的化石记录前推了5千万年，即动物在新元古代晚期“雪球地球”事件结束之后就已经出现了。动物绝对需要氧气，海洋只有氧化了，海水中溶解的氧气达到一定浓度动物才会出现。也只有深海基本氧化了，才会发生多细胞生物的大幅射。动物演化的重要一幕发生在“寒武纪生命大爆发”之前的埃迪卡拉纪（6.35－5.42亿年前），是全世界科学家关注的焦点。为了解释在埃迪卡拉时期出现的生命的飞跃(动物的出现)以及随后复杂的生命现象，科学家们对阿曼、加拿大等地埃迪卡拉系剖面做过地球化学研究，但是由于缺乏地层年代、古生物化石等资料，无法将高分辨的地球化学数据和古生物资料结合起来，直接论证海洋环境的变化对生命演化的影响。

三峡地区震旦系已有80多年研究历史，全国地层委员会2005年重新定义的震旦系即相当于埃迪卡拉系，陡山沱组为这个系下面的一个岩性地层单元。2005年中外学者发表了多篇三峡地区锆石U-Pb年龄或SHRIMP锆石U-Pb年龄数据，将陡山沱组沉积年龄锁定在6.35－5.51亿年之间，使我国陡山沱组成为国际上第一个具有可靠同位素年龄数据的埃迪卡拉系地层剖面。10年来，中外学者先后在陡山沱组中发现了一些最早的动物化石证据，曾在国际上产生重大影响。例如，在贵州瓮安陡山沱组上磷块岩（大约5.8亿年前）中发现的动物胚胎化石、原始海绵动物化石和两侧对称动物化石。不久前在三峡地区发现的6.3亿年前“休眠卵”动物胚胎化石。这些成果分别发表在著名的《自然》、《科学》杂志上。明确的年龄和丰富的早期动物化石记录使三峡地区成为研究埃迪卡拉时期古海洋环境与生物演化的理想地区，吸引了包括美国、日本、德国、加拿大、澳大利亚等多国学者前来考察和工作。

2002年美国《科学》杂志上发表了美国地球化学家安巴和古生物学家诺尔合署的述评文章，指出“元古代（25－5.42亿年前）大部分时期地球的海洋表面是含氧的，深部是硫化（含硫化氢）的，在这样的条件下大部分海洋环境会是缺少生物所需的微量金属，潜在地阻

碍了氮循环，影响初级生产力，并限制了真核藻类的生态分布”。氧化还原敏感的微量金属（如Mo、Fe、Cu）是生物固氮酶中不可或缺的微量元素，起到无机生物桥的作用。元古代末期多细胞藻类和后生动物的出现标志着硫化（含硫化氢）海洋的结束，也即深海的氧化。因此近几年人们关注的焦点转向海洋氧化与生物演化的关系，如海洋深部究竟是什么时候氧化的？生物的演化与海洋的环境变化究竟关系如何？

宜昌西陵峡观景三峡大坝的新公路开辟出的九龙湾剖面，是目前发现的出露最好、保存最完整、最连续的陡山沱组沉积记录。主要由碳酸盐岩、黑色页岩构成的陡山沱组沉积厚度近200米，这些岩石保存的多种地球化学代指标是研究古海洋氧化还原环境变化的重要证据。结合保存的丰富的大型凝源类化石的研究，能够揭示埃迪卡拉时期海洋氧化与真核生物多样化的耦合关系。

在国家自然科学基金等项目的共同资助下，中国科学院地质与地球物理研究所博士生黄晶（第二作者）、导师储雪蕾研究员（通讯作者）以及中国科学院南京地质古生物研究所周传明、袁训来研究员等同美国3所大学的学者合作，在2008年3月4日出版的《美国科学院院刊》（PNAS）发表了题为“埃迪卡拉系陡山沱组脉冲式氧化与生物演化”的论文，通过对三峡地区九龙湾等剖面陡山沱组开展高分辨的碳、硫同位素和大型疑源类古生物化石的研究揭示埃迪卡拉时期海洋脉冲式的氧化与大型疑源类化石出现、多样化和灭绝之间的关系。这篇论文对采自三峡地区九龙湾剖面完整的陡山沱组样品进行了高分辨的碳和硫的同位素和大型疑源类化石的研究分析。

麻省理工学院罗斯曼等人在2003年通过非稳态的碳循环模型的模拟，提出在新元古代冰期之后深海曾存在一个巨大的有机碳库，但一直没有被进一步证实。黄晶、储雪蕾等人的该项研究所获得的同位素地球化学数据显示，陡山沱组下部拥有非常稳定的有机碳同位素组成和扰动的无机碳同位素、微量硫酸盐同位素组成，表明陡山沱早期的海洋拥有巨大的有机碳库和低的硫酸盐含量，是一个还原的海洋。这与罗斯曼等人提出溶解有机碳库的模型完全吻合，证实了埃迪卡拉时期的海洋确实存在一个巨大的有机碳库，致使深海维持在缺氧，甚至硫化（含硫化氢）的状态。

该项研究还发现，陡山沱组中、上部的两次无机碳同位素负漂移显示了深部还原的海洋经历了两次脉冲式的氧化，直到陡山沱期结束之后溶解有机碳库源消失，深海才完全被氧化。结合大型疑源类化石的研究发现，海洋每一次的氧化事件都对应着一次生物多样性的发展。研究证明了早期埃迪卡拉真核生物的发展是沿着海洋氧化的轨迹进行的。这篇文章还通过全球对比提出，导致全球性的生物多样化发展的海洋完全氧化是在5.51亿年之后。

由于丰富的同位素地球化学数据和古生物资料，霍夫曼认为该论文给出的数据是至今得到的最详细的（环境）多种代指示资料，是关于多细胞动物成因与埃迪卡拉时期（先于寒武纪）古环境变化的最重要论文，对研究埃迪卡拉时期的海洋环境与生物演化具有重要价值。

我国学者在构思、数据分析和论文写作等方面都做出了重要的贡献。论文引用的数据平行来自中美两国的实验室，其中中方数据由中国科学院地质与地球物理所的稳定同位素地球化学实验室独自完成，包括碳酸盐、有机碳、微量硫酸盐和黄铁矿的碳和硫同位素分析。国内分析的数据与国外的数据完全可以对比，而且微量硫酸盐的数据质量还高于国外。

中科院专家表示:风化作用让珠峰矮了1.2万米

（表时间:2007-08-07）

正在南京进行的“全国化石爱好者大会”上，专家们表示，化石数据证明，如果不是风化作用，世界第一高峰珠穆朗玛峰的高度应该为２万米左右。

中科院南京地质古生物研究所研究员陈挺恩表示，化石的证据表明：青藏高原的形成，经历了五次板块运动，喜马拉雅山则形成于第五次板块冲撞，而且如果没有自然界的风化力量，它的顶峰——珠穆朗玛峰还要高得多。

化石证据表明，珠峰是在第三纪全新世形成，按照这个推断，珠峰的峰顶应该是第三纪的地层，然而登山人员从峰顶采得的地层证据却表明，这里是奥陶纪地层。那么奥陶纪之后志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪……直到第三纪全新世，这一大段的地层究竟跑到哪里去了？

“这是因为大自然环境的风化作用让珠峰的个头变矮了。”陈挺恩告诉记者，在喜马拉雅山的北面山坡的坡底地区，来自全国的化石专家分别找到了那些在顶峰上遗失的志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪……直到第三纪全新世这些地层，而且推算出它们的厚度相加应该是在１．２万米，因此，板块冲撞形成喜马拉雅山的隆起，地壳的隆升高度应该是在２万米左右。

参加“全国化石爱好者大会”的专家们表示，喜马拉雅山目前仍处于隆升的过程之中，然而这并不意味着它肯定会越来越高。珠峰未来究竟是长高还是变矮，取决于两大力量的对比，即珠峰隆升的速度和风化的速度谁快谁慢，如果风化快过隆升，那么珠峰无疑就会变矮，而如果隆升速度快过风化过程，那么世界第一高峰还会长高。

由中科院南京地质古生物研究所和中国科协科普办公室主办的“第二届全国化石爱好者”大会４日－５日在南京举行。来自全国各地的２００多名化石爱好者与古生物化石专家参加了大会。

早期陆生维管植物起源和演化研究取得重要突破

（发表时间:2009-12-08）

具根的维管植物的出现加速了地球的风化作用，改变了陆地的生态系统。故维管植物根的起源和演化是早期生命起源和演化的前沿和热点。

传统的观念认为，陆地上最古老的植物是茎轴裸露、没有真正的根和叶子的原始植物，它们通常被称作裸蕨，最早期的陆生植物生活的时代泥盆纪也被称作是裸蕨植物的时代。真正的根和叶子是随后才在地球上演化出来的。

事实果真如此吗？在自然科学基金持续的支持下，北京大学地球与空间科学学院郝守刚教授的古植物研究组通过长期不懈的努力研究，完全改变了这些传统的观念。

最近，该研究组报道了世界上最古老的根。这是一种发现于云南4.1亿年前（早泥盆世）的地层中裸蕨植物工蕨类（Zosterophyllum shengfengense）的簇生根。该研究组经过野外调查和认真的实验室工作，揭示了地球上最古老的根的形态学特征，并依据完整的化石标本，

引进了现代生态学的概念,第一次计算了这种最古老植物的生物量，获得了该压型化石植物的根茎比信息。这种古老的根仅占整个植物生物量的不到3%，通过与现生植物的根茎比数据的比较，表明这种细小的簇根能够为相对较大的茎轴系统有效地提供养分，这也表明早期陆生植物具有较强的吸收能力和水分利用效率，也表明这种植物可能生活在高温、高降水量以及水分供应充足的环境之中。由于早期根的形态和生态学信息的记录极度缺乏，已报道的化石资料非常少，所以该项地球上最古老的根系统的研究引起了审稿人高度关注，该项成果发表在国际重要的学术期刊“New Phytologist”上。该研究不仅对早期微观植物起源演化具有重要的意义，而且对全球变化效应的建模也具有重要的意义。

该研究组一直致力于早期陆生维管植物的起源、演化及其环境制约的研究。上个世纪90年代，在自然科学基金持续的支持下他们研究了地球上最古老的叶子和具叶植物—优美始叶蕨（Eophyllophyton bellum），表明在植物登陆之初，就有了真正的叶子。始叶蕨是当今植物的祖先类型，茎轴矮小，只有几十厘米高。叶子只有四、五毫米大小，具有完善的叶肉组织和脉序，但缺少现今叶子所具有的栅栏组织和海绵组织，显示了它的原始性。这一发现将叶子的起源前移了近2000万年。叶子的出现提高了植物光和作用的效率，促进了全球大气二氧化碳浓度在泥盆纪时期的急剧下降，改变了地球环境和生物地球化学循环。作为碳水化合物，早期陆生植物构成陆生生物食物链的基础，为动物界及整个陆生生态系统的演化奠定了基础。该研究是和美国密歇根大学Charles B. Beck教授的古植物实验室共同完成的，成果发表在德国经典的古生物学杂志“Palaeontographica B”上。该项研究以及其他关于华南陆生植物的研究发表后，引起了古植物学同行的高度重视，称之为“中国之谜”，并将“中国之谜”作为下一千年陆生植物古地理研究的挑战。

气源营养与痕量元素向西北太平洋沿岸海的输送

Transport of Atmospheric Nutrient and Trace Elements to

Marginal Seas of the Northwest Pacific

在国家自然科学基金(批准号: 49006061)资助下，青岛海洋大学张经教授等创造性地进行了有关气源物质向大洋输送的研究，其研究成果主要由四部分组成：

1.发现了地表风成堆积物(例如黄土)、海洋气溶胶及北太平洋深海粘土三者在化学成分上的相似性和成因上的关联。

2.在西北太平洋沿岸海发现痕量元素(Cu、Cd、Pb、Zn等)通过大气的输送较河流更为重要，而主要来自地壳风化作用的元素(Al、Fe、Mn等)，则以河流输入为主。

3.在黄海和东海发现大气降水中的化学物质对初级生产力有促进作用，且降水对营养物质的输送通量与赤潮的发生之间存在正相关。

4.证实了黄海上空酸雨的频率受碳酸盐浓度的控制，特别是春季风沙盛行时雨水的pH 值与Ca CO3的浓度明显高于酸雨多发的冬季。

该研究揭示了气源物质的输送对西北太平洋生态地球化学系统有显著影响，这对研究经济迅速发展的西太平洋地区海洋生态问题提供了重要的科学依据。该研究已完成和发表论文约20 篇，其中40% 以上发表于国际刊物(如“Deep-Sea Res.”，“Mar. Chem.”，“Geo ch im. Cosmochim. Acta.”和“Water Res.”等)。鉴于上述成绩，课题组已受UNESCO/IO

C/WESTPAC委托，负责组织和领导近20个国家和地区在海-气相互作用领域“物质通过大气向海洋输送”的研究。

海水变化造就寒武纪生命大爆发

(发表时间:2012-04-25)

六亿年前的海洋已是生机盎然，那时海洋的主人是一种软体生物，后来成了地球上所有动物的祖先，但是浩瀚的大海几乎没有保存它们柔软的行迹。又过了数千万年——这与地球历史相比也只是一眨眼的工夫——生命开始以爆发的速度演化、分化，变得越来越复杂，出现了多细胞动物，有些动物拥有了外壳或内骨骼。

寒武纪大爆发的化石证据不胜枚举，但其原因和精确的发生时间一直是一个谜。另外，为什么自那以后再也没有类似的现象了呢？

新的研究认为，寒武纪生命的奥秘可能蕴藏在地质学第二大谜团：“大不整合面(Great Unconformity)”之中，它是一个世界范围的地层特征，指远古大陆的基岩与较年轻的寒武纪浅海沉积物之间的一个分界线。“大不整合面是一个非常稳定的地质分界面，在整个地史时期是唯一一例，”研究的主要承担者、威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin-Madison）的地球科学教授S.Peters说。大不整合面将数十亿年前地球深部形成的古老基岩与相对年轻的寒武纪海洋沉积接合在了一起，且遍布全球各地。这条界线之间包含了上亿年的时间空隙，而寒武纪大爆发的秘密可能就隐藏在那些缺失的岩层中。

在四月十九日的《自然》杂志上，Peters和他的同事们共同撰文称，造就“大不整合面”的力量，或许就是寒武纪大爆发的最终原因。

研究人员发现，这种岩层上的巨大缺失还伴随着海洋化学的深层变化，那时的海洋正在孕育原始生命。海洋化学的变化可能是生命大爆发的驱动力。

“我们推测，在不整合面最终形成时，地表受到风和水流的严重剥蚀，这些剥蚀产物被带入海洋中，随后海洋里出现的生物矿化作用，如动物的外骨骼等，就是对海洋化学成分改变的应答。”Peters说。他和同事Gaines研究了采自北美各处的两万余块岩石样本，找到了各种各样的证据，如罕见的地球化学条件下出现的奇特矿物沉积，是物理、化学和生物三种因素共同作用的产物。

在寒武纪早期，北美大陆的浅海海面不断起伏变化，常年侵蚀海床沉积，渐渐地露出大地深处的基岩。沉睡了数十亿年后，这些基岩第一次探出头来，与空气和水相接触，化学风化作用将其中的一些成分如二氧化硅及钙、铁、钾等金属离子释放到海水里，海水的化学组成发生了改变。

随后，暴露出来的基岩又渐渐被海洋沉积覆盖，形成了一条中间有断层的界线，这就是大不整合面。日益增加的碳酸盐沉积以及扩张的海绿石海床，便是海水化学成分改变的证明。

大量涌入的无机离子对海中生物构成了威胁。“要正常生活，身体必须维持水盐平衡，”Peters解释说。“过量的无机盐参与生命活动，是非常不利的，必须把它们排除在外。方法之一就是将体内的无机盐结晶矿化。”

目前，地球上主要有三种生物矿化物：磷酸钙（脊椎动物的骨骼和牙齿）、碳酸钙（无脊椎动物的外骨骼）和二氧化硅（放射虫的外壳），生成这三种生物矿化物的生物学机制，几乎是同时演化出来的。随后便各自开枝散叶，才有了今天多姿多彩的动物世界。

从动物出现到矿化骨骼的形成，其中有一段时间间隔。这样看来，三种矿化作用同时产生，且殊途同归，并非是为了获得某种新功能或新器官，而更像是对某些现象的应答。大不整合面的形成过程中，海水化学的变化，正好与矿化作用对应起来。也正是因为大量无机离子释放入海，为生命演化确定了方向。现在，生物矿化现象被赋予了各种各样的功能：保护（动物体表的刺和外壳）、支持身体（内骨骼）与捕食（螯和牙齿）。

研究者们得出结论，大不整合面的形成或许是寒武纪生命大爆发的驱动力。

“我们的设想将许多线索串了起来，例如各种独特的沉积现象、丰富完好的化石记录等。我们推测海水化学的变化对早期生命构成了深远影响。”Gaines说。这项成果让我们看到，地层之书的缺页与空白其实可能蕴含珍贵宝藏。（化石网/faywater 编译）

一粒尘沙的气候解读——科学基金和一个交叉学科的发展

发表时间:2012-11-07来源:中国科学报

气候变化对人类健康和社会发展的影响越来越受到重视，如何掌握全球气候变化趋势并为正确决策提供科学依据是科学家们的努力方向之一。

对从事全球风尘研究的科学家们来说，探究一粒沙尘的“前世今生”，也是认知整个世界的途径之一。

在科学基金的持续资助下，南京大学“表生地球化学过程与环境变迁”研究群体以地球系统科学理论为指导，以元素、同位素、有机地球化学和矿物学为研究手段，并结合年代学、沉积学研究方法，探讨了亚洲风尘起源、沉积和风化的地球化学过程机理及全球变化背景下人类活动与环境变化之间的关系，为社会经济可持续发展提供科学依据。

一沙一世界

科学家们从风尘在不同时间尺度上的产生、输送、沉降与沉积风化过程及环境效应上，即可解读风尘沉积的古环境、预测风尘的环境效应及指导沙尘治理，并推知全球变化。因此，亚洲风尘研究也成为国家自然科学基金“全球变化研究”优先资助的领域之一。

我国北方及邻国蒙古地处亚洲内陆，是全球重要的风尘释放中心，对亚洲风尘进行研究也成为全球变化研究的核心内容之一。

20世纪，科学家们在这一领域取得了诸多成就，从李希霍芬最早提出黄土风成学说，到新中国成立后建立专门的黄土考察队，再到上世纪80年代中期，以中科院院士刘东生为首的专家学者完成《黄土与环境》专著并逐步形成黄土研究热潮，我国黄土研究取得了可与深海和冰川研究媲美的成就。

近十年来，亚洲风尘研究不断取得进展，研究范围进一步扩大，黄土与沙漠过渡带研究反映了沙漠的进退，揭示了冬夏季风强弱转换，沙漠沉积记录的研究反映了不同气候时期的活化与固定。对不同区域黄土的研究，反映了区域尺度环境的演变，也为揭示气候环境的耦合变化提供了依据。

比如，学术界对长江历史演化这一“百年谜题”存在较大争议，该团队利用先进的物源示踪法，提出长江可能在渐新世末中新世初就已经贯通东流入海。

“这和过去许多观点有很大的不同。”该群体成员之一，南京大学教授郑洪波对《中国科学报》记者说，“长江中下游有很好的沉积物记录，这些沉积物记录了长江的演化历史和古环境演化的信息。我们是把长江流域作为一个整体系统，并结合区域构造地貌背景和地球动力学方法得出这一结论的。”

“定量化重建亚洲季风的古降水一直是个难题，由于分析测试技术的发展，气相色谱—同位素质谱联机测试方法使得单体有机化合物的氢同位素组成测定成为可能，可以从分子生物地层学的角度提供古降水量重建方法。”该群体成员之一、南京大学教授张朝晖对《中国科学报》说，“利用地球化学方法，可以定量化地重建湖光岩地区5000年来古降水的变化过程。”

在国家自然科学基金的持续资助下，亚洲风尘地球化学研究从构造—气候耦合的理论高度研究亚洲风尘从产生、输送、沉降到风化成壤的地球化学过程，结合湖泊沉积、南海沉积记录，揭示了东亚季风气候的演变规律，取得了集成性创新成果。为认识新生代全球气候变化的机理和区域响应提供了重要科学资料和新理论。

从“点”发展到“面”

1994年，南京大学教授陈骏获得国家自然科学基金优秀中青年专项基金项目，开始用酸溶法研究风尘物质组成。此后，他又在国家杰出青年科学基金项目资助下，从风尘物质沉积过程入手，研究元素的地球化学行为，并与同位素、矿物学研究结合，探讨化学风化、古气候变化和圈层相互作用的成因联系。

2003年，科学基金重点项目“黄土高原风尘来源、沉积和风化过程的地球化学研究”将研究范围由黄土高原拓展到周边沙漠，并与青海湖、南海沉积及北太平洋沉积对比，在源区示踪、地球化学指标的建立、古季风气候变化等方面取得了一系列重要进展。

受益于科学基金的持续资助，亚洲风尘地球化学学科逐步发展，并与全球变化学科交叉融合，研究方向从最初的以元素地球化学为主的定性现象描述，逐步向系统的元素、同位素、有机地球化学和矿物学相结合的定量半定量过程和机制研究发展，研究范围从黄土高原扩展到北半球风尘源区和沉积区。

该学科通过剖析元素、矿物在风尘物质搬运沉积和风化成壤过程中的不同行为特征，筛选出成因明确、分析方法简便准确、可量化计算的气候替代性指标。这一研究思路受国内外学者关注，并借鉴推广为目前河流、湖泊、海洋沉积研究中常用的研究方法。

该团队首次将矿物学与元素、同位素地球化学结合来示踪风尘源区，该研究对沉积物物源示踪具有重要意义。他们首创用漫反射光谱定量测定风尘矿物中针铁矿和赤铁矿含量的方法，对测定土壤和其他沉积物中铁氧化物含量具有重要意义，并可推广到土壤环境普查、环境质量检测及遥感地球化学等研究领域。

方向逐渐清晰队伍逐渐壮大

得益于科学基金的资助，该群体学科方向逐渐清晰，一个以亚洲风尘为主要研究对象、以地球化学为研究特色的研究群体逐渐成长和壮大。

在几个前期项目良好的研究基础上，2006年，该校教授季峻峰获得国家杰出青年科学基金资助，从铁氧化物矿物角度探讨亚洲风尘物质来源和演化；2008年新加入的郑洪波教授获得了科学基金重点项目，从河流沉积物角度探讨青藏高原隆升、亚洲内陆干旱化对风尘源区及物源演化的影响；2009年，该团队成员之一、南京大学教授鹿化煜获得重点项目，开始了沙地风尘物质记录的气候和环境变化研究。

“环境演变和古气候研究可以了解地球的历史，对预测未来地球环境具有重要的借鉴和参考价值，同时还能促进人与自然的和谐发展。”鹿化煜对《中国科学报》记者说，“从博士毕业拿第一个青年基金，到后来的国家杰出青年基金等，基金项目把我们推到了科学前沿，也促进了学科发展。”

“科学基金曾经是，而且依然是我国科学家进行基础研究最重要的资助来源，其程序也最阳光、最公平的。”郑洪波说，“到目前为止，我大多数科研活动，都是在基金资助下进行的。”

“我认为科学基金是国内现在项目管理中最好的，希望能够保持这一状态。”鹿化煜说。

张朝晖也认为，科学基金对其个人科研起到了决定性的作用。

“非常感谢国家基金委的资助，我回国以后主要依靠科学基金的支持来开展研究，地球化学学科也主要靠科学基金支撑。有机地球化学研究涉及各种高纯度的载气、溶剂，需要较大的投入，因此该学科的发展更依赖科学基金的资助。”张朝晖说。

地史时期最大的生物灭绝事件研究取得重大进展

发表时间:2012-01-18

本文提要：由国家自然科学基金创新研究群体学术带头人、中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠研究员带领的一个国际研究团队，在2011年12月9日出版的美国《科学》杂志上发表了“卡定二叠纪末生物大灭绝的时间”的研究论文。该项研究是迄今为止有关二叠纪末生物大灭绝事件研究时间精度最高、研究手段最为综合的一项原创性成果，揭示了大灭绝发生在2.52亿年前，并在20万年这样极其短暂的地质时间内，造成了约95%海洋生物和75%陆地生物物种的灭绝、地球海、陆生态系统的迅速全面崩溃—地质历史时期最严重的超级生物灭绝事件。这项研究显示，地球生态系统对地表环境恶化的反应可以是长期的，但是一旦环境压力超出生态系统的承受能力，地表生态系统会在很短的时间内快速崩溃。

2011年12月9日，《科学》杂志以研究论文的形式刊登了由国家自然科学基金创新研究群体学术带头人，中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠研究员领导的一个国际研究团队取得的一项重要科研成果：“卡定二叠纪末生物大灭绝的时间”。

自地球上出现生物以来，共发生过5次大的生物灭绝事件。准确认识这些事件发生的特征、过程和原因，对于探讨人类与自然的和谐相处具有重要启示。2.5亿年前发生在二叠纪最末期的生物大灭绝，是地质历史时期最严重的超级生物灭绝事件，造成了约95%海洋生物和75%陆地生物物种的灭绝，并让地球进入了一个长达500万年以上的生命“萧条”期。然而，这次生物大灭绝的原因，长期以来一直是争论的热点。2000年，中国科学院金玉玕院士在《科学》杂志上撰文提出瞬间事件导致了生物的灭绝。因此，美、日等科学家推断当时有一颗小行星或者彗星猛烈地撞击了地球，如同6500万年前的恐龙灭绝事件一样。

中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队的沈树忠、王玥等人，联合美国麻省理工学院、美国国家自然博物馆、美国加州大学等单位的22位科学家，历经近十年，选择华南和西藏等地数十条二叠—三叠系界线剖面，通过高精度的生物地层学、火山灰高精度地质年代学和同位素地球化学等多学科综合研究，揭示出二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前，并在20万年这样极其短暂的地质时间内，快速地造成了地球海、陆生态系统的全面崩溃，其灭绝速度远远快于前人已有的研究报道。由此建立了多剖面复合的突发式综合生物大灭绝模式。

该项研究表明，二叠纪末生物大灭绝过程中，海、陆生态系统同时发生崩溃。论文作者通过对我国西南地区多条海陆过渡相和陆相剖面的生物地层、火山灰的精确年龄、植物群和煤层分布、碳同位素变化、沉积特征等研究，首次从生物地层、地质年龄和化学地层等多方面，建立了可信的海陆生态系统变化的对比关系，由此提出当时位于赤道地区的以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群，在二叠纪末与海洋生物同时遭到快速毁灭性打击。

与美、日科学家构想的天体撞击造成大灭绝的模型不同，该项研究提出了地球自身火山活动与气候共同作用导致大灭绝的模式。沈树忠等人在广泛的野外地质工作和大量分析数据的基础上，基于高精度时间框架，恢复了华南二叠纪末碳同位素变化的速度和幅度，认为二叠纪末由于大规模地下岩浆活动造成地表甲烷释放以及火山喷发等的共同作用，使得当时大气二氧化碳浓度快速增加，温室效应加剧，海水缺氧，从而导致海洋生物大量灭绝。同时，全球气候快速变暖并干旱化，造成全球范围内大规模森林野火事件频繁发生，使得森林快速消亡。森林的破坏又造成地表风化加剧，地表土壤系统快速崩溃。从此，地球进入一个长达500万年以上的生命萧条期。

这项研究表明，地球生态系统对地表环境恶化的反应可以是长期的，但是，一旦环境压力超出生态系统的承受能力，地表生态系统会在很短的时间内快速崩溃。此外，虽然二叠纪末大灭绝破坏性巨大，但是也留下了巨大的生态空间，为此后三叠纪的陆地和海洋生物的兴盛，甚至为很快出现的地球霸主恐龙提供了生态发展的“机遇”。

该项成果是迄今为止有关二叠纪末生物大灭绝事件研究时间精度最高、研究手段最为综合的一项原创性研究，使得过去关于二叠纪末生物大灭绝模式的许多观点需要重新认识。这项重大成果的产出，是以我为主，中美科学家长期合作的结晶，也是国家自然科学基金长期

和稳定的支持结果。