科學家揭秘海洋環境因素對寒武紀大爆發的影響
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本報北京7月4日電 （記者袁于飛）埃迪卡拉紀晚期—寒武紀早期是後生動物起源和早期演化的關鍵時期，幾乎所有現代的動物門類在一個較短的時期內快速出現，海洋生態系統也接近現代水平，這一現象被稱為「寒武紀大爆發」。這一快速生物演化事件是自達爾文1859年《物種起源》發表以後的一個生物進化論之謎。
中國地質科學院地質所與南京大學等單位合作提出了距今5.51億年至5.15億年前生物與環境協同演化新機制。國際權威學術刊物《自然通訊》3日在線發表了中國地質科學院地質研究所朱祥坤課題組、南京大學凌洪飛課題組與國內外其他單位的合作研究論文《埃迪卡拉紀—寒武紀轉折期海洋氧化-還原狀態與動物演化的耦合關係》。該成果以氮同位素為主要研究手段，發現距今約5.51億年至5.15億年的埃迪卡拉紀—寒武紀轉折期海洋氧化-還原狀態呈現階段性波動變化，時間上與早期後生動物的階段性輻射和滅絕事件高度吻合。
據介紹，基於不同氧化-還原環境中氮循環和氮同位素組成的差異性原理，論文提出了以下新觀點：埃迪卡拉紀以來海洋氮儲庫的增加，為浮游真核藻類的繁盛提供物質條件，生物鏈與生態系統的變革最終導致海洋環境的進一步氧化，為後生動物的起源和快速演化奠定了基礎。同時，受氮等營養元素供給過剩的影響，該時期大陸架邊緣盆地發生多次大規模海水缺氧事件，導致該時期生物發生多次滅絕事件。這一最新研究成果詳細地刻畫了氮等營養元素控制、影響海洋的初級生產力和氧化-還原狀態的新機制，肯定了氧氣對後生動物演化的重要意義，進而為科學家揭秘生物與環境協同演化提供了一個新的視角。
據該論文的第一作者、中國地質科學院地質研究所在站博士後王丹介紹，這一新的研究成果不僅有助於解決該時期古海洋氧化程度的爭議，而且還為解答地球動物的「寒武紀大爆發」之謎提供了新的視角，是地球生命與環境協同演化領域的一項重大研究進展。目前，寒武紀時期生物的快速演化是否與地球環境變化密切相關，是破解進化論謎題的焦點之一，其中大氣和海洋的氧化狀態成為學界備受關注但存在爭議的熱點。氮作為生物有機大分子（如蛋白質與核酸）的重要組成，是生命活動的重要營養元素之一，同時氮的地球化學循環與海洋的氧化還原狀態密切相關。因此，氮的地球化學循環是連接古海洋氧化還原狀態與生物演化的橋樑，可為解決上述問題提供重要證據。
（袁于飛）
