环境

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动物崛起的延迟之谜

动物的起源是地球生命进化历史中的一件大事，与植物能进行光合作用不同，动物需要从外界摄取食物、呼吸氧气而生存。在地球的演化史中，在约24亿年前地球因“大氧化事件“而积累了大量氧气，但直到约6亿年前动物才在地球上崛起，是什么制约了动物的迅速兴起呢？在氧浓度较高的情况下，地球岩石中的部分铬同位素易被氧化并溶于水，流进海洋，造成岩石中的这部分铬同位素含量降低。因此研究不同历史时期的岩石铬同位素水平可反映相关年代的大气氧浓度。近期，研究者分析了采集自中国、美国、加拿大和澳大利亚，年代从30亿年前到现在的浅海沉积富铁沉积物和页岩，分析不同时期大气中的氧浓度。结果发现，从“大氧化事件“到“生命大爆发“期间，大气氧浓度一直维持在不到现代数值的0.1%的水平，不足以支持动物出现。过去科学界通常认为，地球大气氧浓度演化分为4个阶段：第一阶段是从约46亿年前地球形成到24亿年前，大气主要为无氧状态；第二阶段是24亿年前开始的“大氧化事件“时期，可能持续了2至3亿年，大气氧浓度激增至现代数值的1%；第三阶段是“大氧化“停歇到“生命大爆发“期间（约21亿年前到6亿年前），大气氧浓度维持在现代数值1%的状态；第四阶段是指“生命大爆发“至今，大气氧浓度上升至现代数值并维持至今。但实际上，在约24亿年前到6亿年前的这段时间里，大气氧浓度一直维持在极低的水平上，出现了所谓“沉闷的十几亿年“。（Science 2014，346：635-638）

过去50年天山平均降雪率下降

全球变化对环境的影响日益增加，近期，研究者基于天山地区52个气象站点的气温、降雪、降水以及海拔高程等资料，首先梳理了天山地区近50年来气候、降雪、降水及降雪率的变化趋势，然后分析了降雪率同气候、降雪、降水及海拔高程等因子的关系。结果表明，过去50年来，天山地区平均降雪率呈微弱下降趋势，但平均气温、降雪和降水表现出显著上升趋势。从海拔高程来看，降雪率在1500～2500米的中海拔地区表现出显著的下降趋势；当海拔小于1500米时，降雪率变化趋势存在不确定性；海拔大于3500米时，由于该海拔地带的气温远低于零摄氏度，因此降雪率变化幅度微弱。降雪率下降的主要原因是相对降雪率小于相对降水率，气温增加在一定程度上也导致了降雪率的下降。（Internationa1 Journa1 of C1imato1ogy 2015，35：1379-1393）

塔克拉玛干沙漠形成于2500万年前

塔克拉玛干沙漠是我国第一大沙漠和世界第二大流动沙漠，其覆盖的塔里木地区曾是一片被称作“副特提斯“的浅海。此后地壳运动，海陆变迁，塔里木盆地变成了浩瀚的沙漠，成为全球粉尘系统的重要源区。塔克拉玛干沙漠的形成，是亚洲新生代地质演化历史中的重要标志性事件。在塔克拉玛干沙漠南部的山前盆地中发育有达数千米甚至上万米的新生代沉积序列，沉积下部为含海洋贝壳的灰岩，这表明在始新世时期，塔里木盆地西南部还被浅海覆盖。地层上部是一套厚达2-3千米的“西域砾岩“，这标志着西昆仑-帕米尔的隆升进入了一个新阶段，而其中的风成黄土条带指示了沙漠的形成。研究者还在阿尔塔什和柯克亚剖面的西域砾岩中发现了一层火山灰/火山泥流沉积。利用放射性同位素测年方法，获得了火山灰的绝对年代，据此提出塔克拉玛干沙漠在晚渐新世至早中新世就已经出现，远早于过去认为的中新世晚期或者上新世早期的观点。青藏高原-帕米尔高原以及天山的隆升，阻挡了来自海洋的水汽，导致亚洲内陆极度干旱化，同时隆升作用所引起的侵蚀增加也为沙漠的形成提供了充足的物质来源。干旱的气候与充足的物质来源两者大约在2500万年前达到临界，共同促成了塔克拉玛干沙漠的最终形成。（PNAS 2015，112：7662-7667）

气候变暖将减少全球植物生长时长

全球气候变暖的原因和后果仍然在争论中，其对所有植物带来什么影响更是不得而知。植物通过提供食物、药物、纤维等来维持人类社会的运转，但只有气候合适的时候它们才能提供这些福利。以往的研究认为，全球变暖的一个关键潜在“好处“是，北半球的植物会在更暖和的世界中生存、生长。然而，这种假设忽略了这样一个事实，北半球植物仍然会受到太阳辐射的限制，进而使气候变暖和多余二氧化碳带来的积极影响遭到遏制。此外，气候变暖程度可能会超过热带地区植物的耐热程度，伴随而来的旱灾威胁也似不可避免。新的研究表明，到2100年，正在发生的气候变化会导致的全球变暖、大面积干旱和太阳辐射减少，最终将导致植物生长期缩减。总体看来，在气候变暖后整个地球的植物生长期会减少11%，到2100年，热带地区适宜的植物生长期更是减少高达200天。虽然气候变暖会增加高纬度适宜植物生长天数达7%，但这些地区同样会受到太阳辐射量减少的影响。（PLoS Bio1 13(6):e1002167.）

早期食草恐龙远离热带之谜

化石证据表明，在大约2.3亿年前恐龙就已经出现在地球上了，在随后约1.6亿年的演化历史中内它们进化出各种体型，并占据了大部分陆地生态系统。但在恐龙时代的头3000万年里，热带地区只有寥寥数种体型很小的肉食性恐龙存在，大型草食性恐龙很罕见，这种现象在古生物学上成为一个谜。为了解恐龙时代早期热带地区的环境，研究者分析了美国新墨西哥州北部一个被称为“幽灵牧场“的地区的沉积岩样本，这些样本在2.05亿年至2.15亿年前由河流沉积物沉积而成。“幽灵牧场“曾出土过多种恐龙化石，2亿年前它位于北纬12度附近，与今天印度南端的地理位置大体类似。结果表明，2亿年前的热带地区气候极不稳定，有些年份湿润，有些年份干燥，两者之间的交替完全不可预测，每隔几十年还有野火发生，能把气温加热到600摄氏度，那时候大气中的二氧化碳浓度也很高，是现在的4到6倍。这样严酷的环境导致当时的热带地区难有茂盛的植被存在，因此由于没有足够的食物，大型、温血草食性恐龙无法在比较接近赤道的地区生存。（PNAS 2015，112：7909-7913）

叠纪），单叶的变异度进一步扩大，复叶的变异度维持动态平衡；此过程伴随着湿地群落在华南的逐渐恢复和繁盛，大羽羊齿、松柏、银杏等现代类群的古老祖先在华南出现。（Earth-Science Reviews 2015,148：77-93）