環(huán)境

導(dǎo)致奧陶紀(jì)末生物大滅絕冰期的時(shí)限

在顯生宙，地球上發(fā)生過5 次全球性的大規(guī)模集群滅絕事件，其中奧陶紀(jì)末的是第一次，但其滅絕規(guī)模位居第二。越來越多的證據(jù)顯示，這次大滅絕事件可能與晚奧陶世的冰川作用有關(guān)。地球歷史上發(fā)生過若干次全球性冰川事件，但唯有奧陶紀(jì)末的這次冰川作用伴隨有一次大滅絕事件。對于這次大滅絕的過程與機(jī)制，一直存在比較大的爭議，其中一個(gè)重要原因就是，與大滅絕相關(guān)的地層層位雖然有比較精確的生物地層控制，但長期以來一直缺乏高精度年代學(xué)限定，從而制約了對奧陶紀(jì)末生物大滅絕時(shí)限和機(jī)制的解讀。近期，研究者通過對云南萬和新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)連續(xù)完整的、出露良好的奧陶系-志留系界線剖面進(jìn)行了高精度的系統(tǒng)古生物學(xué)、巖石地層學(xué)、生物地層學(xué)和鋯石同位素測年的研究，計(jì)算出赫南特階頂界（即奧陶系-志留系界線）和底界的年齡。這些數(shù)據(jù)表明，赫南特盛冰期的持續(xù)時(shí)間約為20 萬年。早先的研究認(rèn)為，奧陶紀(jì)末的冰期造成的南極（奧陶紀(jì)末的南極，即今天的北非）冰蓋規(guī)模達(dá)到1.5 億立方千米，大約是今天地球南極和北極冰蓋總和的6倍還多！萬和剖面高精度定年研究說明，如此大規(guī)模的冰蓋在極短的時(shí)間間隔內(nèi)形成，造成全球海平面快速下降達(dá)到100-150 米甚至更多，使絕大部分海洋生物，特別是底棲生物來不及遷移并適應(yīng)新的底域環(huán)境就遭到了" 滅頂之災(zāi)"，也即奧陶紀(jì)末的大規(guī)模集群滅絕事件。該項(xiàng)研究是第一次在單一奧陶系-志留系界線剖面上獲得多個(gè)可靠的系列同位素年齡；限定奧陶紀(jì)末大滅絕發(fā)生在20 萬年間；界定了奧陶紀(jì)末大滅絕首幕發(fā)生的時(shí)間；將奧陶系最上部一個(gè)階（赫南特階）的時(shí)限確定在47 萬年；標(biāo)定奧陶系-志留系界線的年齡為4.4267 億年，這些都是由該項(xiàng)研究第一次做出的成果。

（Solid EarthSciences2019,4：190-198）

青藏高原北緣早漸新世古海拔古氣候

位于青藏高原北緣的柴達(dá)木盆地發(fā)育有連續(xù)的新生代地層，是研究亞洲內(nèi)陸干旱化進(jìn)程及其機(jī)制的理想地區(qū)。大量的沉積學(xué)證據(jù)顯示亞洲內(nèi)陸自晚始新世逐漸變干，并持續(xù)至今。驅(qū)動(dòng)亞洲內(nèi)陸干旱化的因素包括新生代全球氣候變冷，印度與亞洲板塊碰撞后青藏高原的隆升，以及副特提斯洋的退縮等。對這一地區(qū)古近紀(jì)古海拔和古氣候的定量重建無疑是認(rèn)識亞洲內(nèi)陸干旱化歷史和驅(qū)動(dòng)機(jī)制的關(guān)鍵。近期，研究者在對大紅溝剖面早漸新世植物葉化石精確分類的基礎(chǔ)上，運(yùn)用氣候葉相多變量分析程序和熱焓值的方法，結(jié)合大氣海洋綜合環(huán)流模型，定量重建了柴達(dá)木盆地北部早漸新世的古氣候和古海拔?；a(chǎn)地現(xiàn)今氣候寒冷，極端干旱，年均溫1.9°C，年降水量僅為82.7mm。結(jié)合生物地層學(xué)年齡的磁性地層學(xué)研究表明，植物化石層的精確年齡為30.8百萬年，屬早漸新世?；参镱惾航M成顯示柴達(dá)木盆地北部漸新世早期的植被是以楊屬和豆科絕滅類群柄豆莢占優(yōu)勢的溫帶落葉闊葉植被。古氣候的重建結(jié)果顯示，柴達(dá)木盆地北部漸新世早期氣候涼爽，年均溫11.6±2.4°C，濕度中等，海拔為～3.3±1.4km，與盆地現(xiàn)今的海拔類似，但高于同一時(shí)期隆升前的藏南喜馬拉雅地區(qū)。同時(shí)，盆地冬季均溫近冰點(diǎn)(1.4±3.5°C)，夏季涼爽(均溫～23±2.9°C)，溫度季節(jié)性差異較大但遠(yuǎn)比現(xiàn)今溫度季節(jié)性差異低。年降水量很可能超過1000mm (生長季降水量1229±643mm)，夏季干燥，冬季濕潤，降水季節(jié)性差異較低。降水模式顯示柴達(dá)木盆地北部早漸新世降水主要受西風(fēng)帶控制，水汽來源于退縮前副特提斯洋。亞洲季風(fēng)在當(dāng)時(shí)尚未影響到柴達(dá)木盆地。結(jié)合早漸新世較為溫暖的全球氣候背景和化石產(chǎn)地相對較低(38.55°N)的古緯度，重建的古海拔和古氣候與植被類群組成和性質(zhì)是一致的。

（Earth and Planetary Science Letters 2020，537：116175）

高溫或影響胎兒大腦發(fā)育

在懷孕過程中，許多刺激都會影響胎兒的正常發(fā)育，高溫也不例外。有研究表明，妊娠期母體高溫會導(dǎo)致胎兒出現(xiàn)神經(jīng)管缺陷，但高溫是如何影響胎兒大腦皮層發(fā)育的目前還不清楚。近期，研究者發(fā)現(xiàn)，孕鼠經(jīng)過高溫處理后，胎鼠大腦皮層內(nèi)神經(jīng)干細(xì)胞增殖比例增加，而分化的神經(jīng)元比例減少，并且會促進(jìn)胎鼠大腦內(nèi)一種熱激活鈣離子通道TRPM2 的表達(dá)量增加。此前有報(bào)道稱，TRPM2 與多種神經(jīng)發(fā)育/神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，包括躁郁癥、神經(jīng)性疼痛和帕金森病。研究者為了研究母體高溫狀態(tài)下TRPM2 和胎兒大腦皮層發(fā)育的關(guān)系，通過敲降胎鼠大腦神經(jīng)干細(xì)胞內(nèi)的TRPM2 來研究其功能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高溫條件下敲低TRPM2 會抑制胎鼠神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，神經(jīng)元的發(fā)育也會受到影響，但是在正常溫度的母體環(huán)境下不會引起這種表型。進(jìn)一步的研究表明，在母體高體溫狀態(tài)下，TRPM2 會通過調(diào)控SP5 這種轉(zhuǎn)錄因子影響胚胎神經(jīng)發(fā)育。這項(xiàng)研究表明母體體溫會調(diào)控胎兒大腦皮層的發(fā)育，明確了TRPM2這種熱敏感蛋白參與高溫狀態(tài)下神經(jīng)干細(xì)胞的發(fā)育調(diào)控，為預(yù)防母體高溫導(dǎo)致的胎兒發(fā)育異常提供了新的思路。

（ScienceAdvances2020，6：eaay6350）

地球磁場的形成機(jī)制

地球的磁場已經(jīng)運(yùn)行了至少34 億年，而它的起源一直未知。如今的磁場是由富含金屬鐵的液態(tài)地核外核中的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，但這一過程在地球早期應(yīng)該較難維持，因?yàn)榈睾说睦鋮s速度不夠快。早期地核周圍有一層熔融硅酸鹽（一種基底的巖漿海洋）；不過，此前對硅酸鹽液體的導(dǎo)電率測量顯示，這些化合物無法形成發(fā)電機(jī)。近期，研究者進(jìn)行了一系列模擬，對條件近似早期地球基底巖漿海洋的硅酸鹽液體的導(dǎo)電率進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在該海洋的預(yù)測溫度和壓強(qiáng)下，硅酸鹽的導(dǎo)電率足夠維持發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)?；谶@些結(jié)果，研究者計(jì)算了磁場強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)其與太古宙（約40 億-25 億年前）古地磁記錄中的磁場強(qiáng)度相似。結(jié)論是，早期磁場是由基底巖漿海洋產(chǎn)生的，并認(rèn)為宇宙中其他類地天體可能也存在硅酸鹽發(fā)電機(jī)。

（Nature Communications2020，11：935）

全球二氧化碳濃度升高將加劇水華藍(lán)藻爆發(fā)

每到夏天，湖泊和池塘的水質(zhì)都會受到有毒藍(lán)藻的威脅。藍(lán)藻的大量爆發(fā)可引發(fā)水華現(xiàn)象，對水生態(tài)系統(tǒng)和飲用水安全造成隱患。藍(lán)藻體內(nèi)含有多種藻毒素，誤入體內(nèi)可對鳥類、哺乳類以及人類產(chǎn)生安全隱患。某些藻毒素可能會引起惡心、頭暈，甚至損害人體肝臟，對水上娛樂業(yè)、飲用水安全和漁業(yè)產(chǎn)生極其負(fù)面的影響。物種的表型可塑性在自然界是一個(gè)普遍存在的現(xiàn)象，但直至今日，其對氣候環(huán)境變化的響應(yīng)意義卻依然沒有得到很好的理解。表型可塑性的理論暗示物種的生物特性不是恒定的，相同的個(gè)體基因型很可能會根據(jù)環(huán)境條件的變化而演變出更多的個(gè)體表現(xiàn)型。例如，在藻類生態(tài)學(xué)里，單一藻種對溫度和二氧化碳變化的響應(yīng)很可能會根據(jù)該藻種先前生長的氣候環(huán)境的不同而不同。近期，研究者創(chuàng)新性地運(yùn)用膜進(jìn)樣質(zhì)譜法，成功發(fā)現(xiàn)了在二氧化碳升高的情況下，水華類銅綠微囊藻的最大二氧化碳吸收率可增加至低二氧化碳環(huán)境下的5 倍，這在任何對淡水藻類固碳表型可塑性的研究中，都是前所未有的發(fā)現(xiàn)。

（ScienceAdvances2020，6：eaax2926）