中国莳植报-中国莳植新闻网讯(记者 程墨 通讯员 孙彦钦)1月6日,中国地质大学(武汉)地质微生物与环境世界要点施行室陈中强训诲团队荟萃英国埃克塞特大学、南京大学团队,在《当然·地球科学》(Nature Geoscience)发表商议效果。该商议通过前沿的数值模拟次序,初度系统揭示了约5.8亿年前地球海洋氧化流程的非线性特征,指出各人海洋曾阅历剧烈而端正的周期性“氧化脉冲”。
著作第一作家为地质微生物与环境世界要点施行室李子珩博士,陈中强训诲为独一通讯作家;埃克塞特大学蒂姆·伦顿(Tim Lenton)训诲、斯图尔特·戴恩斯(Stuart Daines)和南京大学张飞飞训诲参与了本项使命。

商议的中枢摧残在于收效构建并讹诈了“自抓飘浮”数值模子。团队改换性地模拟了埃迪卡拉纪中期的“磷—氧—碳”(P-O-C)生物地球化学轮回,将5.79亿年前的“加斯基尔斯冰期”与其前后的各人性增氧事件径直能源学探求。模子终结标明,那时的地球系统处于一种不相识景象,大致在缺氧与富氧两个稳态之间发生周期性飘浮,周期约为500万年,且在约2000万年内至少端正性地发生了3次。
商议将这一流程形象地譬如为“跷跷板”机制:在富氧阶段,关节养分元素磷被锁在海底千里积物中,胁制了后续的低级产氧坐褥;氧气水平的下跌又导致磷被再行开释回海水,为下一轮生物高贵和产氧激增准备了“燃料”,从而开动系统干与下一个轮回。这种由系统里面响应开动的“自抓飘浮”,是初度通过数值模拟在该关节地质时代得到了了揭示和考据。
商议的实证基础来自澳大利亚西北部“依甘组”的岩石记载。团队从这些岩层中提真金不怕火了碳、铀等同位素数据,发现了了了且同步的“碳降铀升”信号花式。这一观念知道了海洋坐褥力变化与氧化景象的细致耦合关系。
网址:www.nasinet.com“数值模拟的收效之处在于,它不仅能解说咱们不雅测到的同位素信号,更进犯的是,它瞻望并重现了这种周期性波动的内在逻辑。”李子珩博士强调,“模子终结与地质记载的高度吻合,说明了‘氧气脉冲’并非连忙事件,而是那时地球系统内在不相识性的势必发扬。”
该模拟商议初度为早期复杂人命的“爆发式”出现提供了动态环境配景框架。模子知道的3次氧气脉冲岑岭期,在时辰上与各人最早一批复杂多细胞生物群(如我国的“蓝田生物群”“瓮安生物群”等)的茂密期高度吻合。这标明,是地球系统本身的周期性飘浮,而非渐渐的线性增氧,为人命复杂化创造了关节的“契机窗口”。
“这项商议从根底上改变了咱们的视角。”陈中强训诲指出,“地球从恒久缺氧向富氧景象的过渡,并非稳固的‘渐变’,而是势必要阅历一个充满剧烈波动的‘涟漪芳华期’。数值模拟匡助咱们捕捉到了这一系统调遣期的实质端正。”
此前,该团队在《当然·通讯》上发布了自主研发的“自抓飘浮”数值模子框架(Li et al.,2025),本次商议收效将该模子讹诈于更迂腐的地质历史事件领悟,并得到了实证救援和不时性摧残,展现了数值模拟在深时地球科学商议中的广泛智商。
陈中强训诲先容,“自抓飘浮”数值模子框架不单是是对特定地质事件的重建,更构建了一个领略复杂地球系统步履的通用框架网络直播教学系统有什么特点,优势,它能将复杂地球系统简化为由关节物资轮回组成的微分方程组,让地球的动态步履对应方程解的相识性特征;系统相识性取决于里面结构,在外部驱能源作用下,相识性变化意味着系统可能朝上关节临界点(Tipping points),进而触发周期性飘浮或景象突变。这一视角不仅有助于解读地球历史中的要紧滚动,也为执意现代地球系统演变提供进犯启示。


