冰室气候高氧气环境，全球变暖仍然可以导致海洋缺氧

科学研究发现，目前人类冰室的气候与高氧化环境类似于古代大冰期，全球变暖仍可能导致海洋缺氧。

由中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈吉涛领导的国际团队发现的结果，于6月24日在美国国家科学院发表(PNAS)，并且被选为本期的亮点文章。

距今3.6亿～自陆生高等植物和陆地生态系统建立以来，2.6亿年的晚古生代大冰期是地球持续时间最长的冰室气候阶段。

这一阶段的大气二氧化碳水平已经超过了从工业革命前的水平到未来高碳排放场景的预期范围(180)～700 ppmv)，而且大气中的氧气水平达到了整个地球历史的高峰，大约是目前大气中含氧量的1.2。～1.7倍。

这种异常高氧环境可能与海洋和陆地动物的巨型化现象密切相关，也可能是从石炭纪中期到二叠纪初期引发海洋动物辐射事件的原因之一。虽然当时大气中的氧气含量有所增加，但仍然没有证据表明高氧气大气和冰室气候下的海洋氧化还原环境是如何演变的。

研究小组3.1亿美元的华南板块贵州罗甸盆地～2.9亿年前，碳酸盐岩沉积序列对铀同位素(238U/235U)进行了高时间分辨率的研究。他们利用生物地球化学循环模型，综合探讨了全球碳循环和海洋氧化还原状态，结合本研究时段的碳同位素、大气二氧化碳浓度数据、火山活动、植被演变等地质事件。

研究表明，虽然研究时间是古代大冰期的高峰期，也是显生宙中大气氧含量的高峰期，但铀同位素比率几次明显下降，说明海底缺氧面积反复扩大。值得注意的是，每次铀同位素比率下降，都会同时发生大气二氧化碳浓度的快速上升和碳同位素的负漂移。

研究人员利用莲藕贝叶斯反映的碳-磷-铀生物地球化学循环模型，定量模拟了古代冰室气候下海洋缺氧、碳循环和气候的演变过程。

数据显示，在整个研究期间，海洋中有机碳埋藏的增加可能会导致大气中二氧化碳浓度的降低和氧气浓度的增加。但此时大气-海洋的整体氧化水平虽然很高，但大量间歇性的碳排放也会导致气候变暖和海底缺氧的反复发生，导致全球海洋缺氧面积扩大到4%。～12%，甚至可能导致海洋生物多样性停滞或下降。

这项研究的意义在于，就像古代的大冰期一样，在目前的冰室气候和高氧化条件下，全球变暖仍然可能导致普遍的海洋缺氧。这一发现有助于我们更好地了解地球气候系统内部的相关性和信息反馈，对预测当前全球变暖背景下海洋环境的变化趋势具有重要的参考价值。