石炭纪气候大变脸：全球碳循环在作怪？

石炭纪气候大变脸：全球碳循环在作怪？

引用

国家自然科学基金委员会

等

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来源

1.

https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab442/info92366.htm

2.

https://www.sciengine.com/SSTe/doi/10.1360/N072020-0399;JSESSIONID=0665b12e-22ad-45ff-be7b-5cd2629c169b

3.

https://sysydz.net/cn/article/doi/10.11781/sysydz202105896

4.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%A7%E6%B0%94%E5%9C%B0%E8%B4%A8%E5%8E%86%E5%8F%B2

5.

https://es.nju.edu.cn/9d/d4/c22449a695764/pagem.htm

6.

http://www.ykcs.ac.cn/article/doi/10.15898/j.ykcs.202404050077?viewType=HTML

7.

https://www.cpedm.com/CN/10.11698/PED.20230534

8.

https://www.encyclopedie-environnement.org/zh/vivant-zh/the-biosphere-a-major-geological-player-2/

9.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%A4%A7%E6%B0%A3%E4%B8%AD%E7%9A%84%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%A2%B3

10.

https://www.encyclopedie-environnement.org/zh/vivant-zh/massive-extinctions-in-geological-time-2/

3.25亿年前的石炭纪中期，地球经历了一场剧烈的气候变化：温暖湿润的气候逐渐被寒冷的冰川期取代，海平面下降，生态系统遭受重大打击。这场气候剧变的背后，是全球碳循环的一次重大调整。

石炭纪是地球历史上植被最为繁茂的时期之一。真蕨类、种子蕨和裸子植物如科达树等高大乔木广泛分布，形成了广阔的森林和沼泽。这些植物不仅为地球披上了绿装，更重要的是，它们成为了碳元素的“储存库”。

随着植物死亡和沉积，大量有机碳被埋藏在地下，逐渐形成了今天我们所熟知的煤炭资源。这个过程不仅移除了大气中的二氧化碳，还导致了碳同位素的显著偏移。研究表明，石炭纪的煤炭形成高峰期，大气中的CO2含量从早古生代的数千ppm降至石炭纪末期的约300ppm，降幅高达90%以上。

碳同位素偏移是解读古气候的关键线索。在石炭纪，由于大量轻碳（碳-12）被植物固定并埋藏，剩余在大气中的重碳（碳-13）比例相对增加，导致碳同位素比值发生显著变化。这种偏移现象在全球多个地层剖面中都有发现，证实了这是一次全球性的碳循环调整。

值得注意的是，石炭纪不仅是煤炭形成的高峰期，也是地球大气氧含量的峰值时期。研究表明，石炭纪大气氧含量高达35%，远高于今天的21%。高氧含量不仅促进了植物的生长，还增强了岩石的风化作用，进一步加速了碳的移除过程。

南京大学的研究团队通过模拟实验发现，大气氧含量的增加会促进花岗岩的风化效率，使得风化深度增加，从而消耗更多的二氧化碳。这种正反馈机制可能进一步加剧了石炭纪的气候变冷趋势。

对比现代碳循环，我们可以发现一些惊人的相似之处。虽然人类活动导致的碳排放正在短期内快速改变大气CO2含量，但从长远来看，自然碳循环的调节机制仍然在发挥作用。海洋吸收、植物光合作用和岩石风化等过程仍在持续影响着地球的气候系统。

石炭纪的气候剧变给我们敲响了警钟：碳循环的微小变化都可能引发全球气候的重大调整。今天，面对全球变暖的挑战，深入理解碳循环机制显得尤为重要。石炭纪的“气候大变脸”提醒我们，地球的气候系统远比我们想象的更为复杂和敏感。

正如南京大学研究团队所指出的，大气氧含量与硅酸盐风化效率之间存在密切联系。这一发现为我们理解地质历史时期的气候变化提供了新的视角，也提醒我们在应对现代气候变化时需要考虑更多因素的相互作用。

石炭纪的气候剧变虽然发生在3亿年前，但其背后的科学原理对今天仍具有重要启示。通过研究这段历史，我们不仅能更好地理解地球气候系统的运作机制，还能为应对当前的气候变化挑战提供科学依据。