實驗室數據首次闡明奧陶紀冰河期發生機制

　　一項新的研究表明，與這些苔蘚類植物類似的原始植物登上陸地後，可能通過大量吸收大氣中的二氧化碳，進而在4.55億年前引發了冰河期。圖片來源：Michael Lth/USDA

　　（記者趙路）第一批植物登上陸地並非僅僅為淺褐色的風景增添了一抹綠色。根據一項新的研究，它們戲劇性地加速了暴露岩層的自然分解，並從大氣中吸收了大量可使行星變暖的二氧化碳氣體，最終將地球氣候送入了一個大的冰河期。

　　在大約4.6億年前的奧陶紀時期，大氣中的二氧化碳濃度是當前水平的14倍到22倍，而全球的平均溫度也比現在高約5攝氏度。英國艾克賽特大學的地球科學家Tim Lenton表示，氣候模型顯示，當時不可能發生普遍的冰川作用，除非二氧化碳濃度下降至原有水平的1/8。Lenton同時指出，當時的太陽比現在要昏暗6%，因此溫室氣體的全球變暖效應並不是很強烈。

　　然而，從距今4.55億年前開始，在大約1000萬年的時間段裏，地球經歷了兩個主要的冰川作用。這些冰川作用對之前在陸地周圍的淺海中茁壯成長的物種大滅絕起到了關鍵作用。

　　Lenton表示，長期以來，科學家們一直在研究這兩次突然來臨的寒潮。他強調，發生在硅酸鹽礦物質中的化學風化作用能夠自然而緩慢地消耗大氣中的二氧化碳，從而形成硅酸鹽礦物質，並暫時鎖住碳。然而目前的地球化學模型表明，這一過程並不足以使二氧化碳水平降至足夠低，從而發生兩次冰河期，同時也無法解釋它們的突然來臨。並未參與此項工作的英國謝菲爾德大學的古植物學家Charles Wellman表示：“如何解釋這些冰川作用一直是一個難題。”

　　如今，Lenton及其同事提出，陸地植物的進化可能引發了冰川作用——他們用實驗室數據支持了自己的觀點。

　　在這項研究中，科學家使用現代苔蘚類植物進行了實驗，結果證實它們在岩石上生長時，確實有較強的減少空氣中二氧化碳的能力。

　　研究人員推斷，那時類似今天苔蘚的植物剛登上陸地，它們為了生長，要從腳下的岩石中吸收鈣、鎂、磷等礦物，而這個過程中的化學反應會吸收空氣中的二氧化碳。在當時這個機制吸收二氧化碳的效果比光合作用更強。由於這些植物的大量生長，地球大氣中的二氧化碳顯著減少，與之相應的是溫室效應減弱，導致地球溫度下降，並最終引發冰河期。

　　研究人員日前在《自然—地球科學》網絡版上報告了這一研究成果。

　　Wellman表示，研究小組在其試驗中所使用的苔蘚類植物或許能夠相當不錯地模擬那個時代的原始植物，“並可能對氣候産生劇烈影響”。他強調，其所增加的風化作用亦非常明顯。

　　美國尤金市俄勒岡大學的古植物學家Gregory Retallack説：“我認為他們非常正確。”並且他強調，這兩個冰河期可能並非唯一的例子。Retallack指出，化石記錄表明，“每當植物出現一次大的進化，全球便會降溫”。

　　Lenton指出，雖然研究結果説明植物能對氣候産生巨大影響，並且它們今天仍在持續發揮這種作用，但其效果已遠遠趕不上人類排放溫室氣體所造成的影響。要把迄今大氣中人類排放的溫室氣體完全清除，地球上的植物估計要花費數百萬年。

　　來源：《中國科學報》