近日，南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系講席教授劉青松團(tuán)隊在《自然—通訊》發(fā)表最新研究成果，研究團(tuán)隊系統(tǒng)性地闡述了晚中新世時期全球氣候變冷的驅(qū)動機(jī)制，創(chuàng)新性地提出了全球磷酸鹽風(fēng)化過程對海洋碳循環(huán)的重要影響。
晚中新世是一個跨越1160萬至530萬年前的地質(zhì)歷史時期，這一時期見證了全球構(gòu)造、生物群落和氣候的重大轉(zhuǎn)型。研究人員發(fā)現(xiàn)，晚中新世氣候變冷導(dǎo)致全球溫度在7至5.4百萬年之間不斷降低，并達(dá)到了近現(xiàn)代的海洋溫度。期間，隨著新生代以來的長期變冷和大氣CO2減少，深海和淺水區(qū)海洋溫度大幅下降。
因此，晚中新世時期作為重要的“時間窗口”，可以在比現(xiàn)代更加溫暖的條件下研究氣候和全球碳循環(huán)的相互作用，從而改進(jìn)對氣候變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的相關(guān)預(yù)測。
在許多洋盆的記錄中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在晚中新世時期，全球發(fā)生了一次長時間持續(xù)的碳同位素負(fù)偏移，即“晚中新世碳偏移”。盡管現(xiàn)有研究提出了多種假說，認(rèn)為陸地和深海碳儲庫的變化是導(dǎo)致晚中新世氣候變冷的主要原因，但其背后的驅(qū)動力仍然存在很大爭議。例如，大氣CO2的逐漸減少被認(rèn)為在推動全球變冷和相關(guān)的陸地生態(tài)系統(tǒng)變化中發(fā)揮了核心作用。然而，在晚中新世時期，硅酸鹽風(fēng)化與磷酸鹽風(fēng)化的相對強(qiáng)度變化及其對碳消耗的影響仍然不太清楚。
針對這些謎題，研究團(tuán)隊通過沉積記錄和數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)晚中新世時期全球磷酸鹽風(fēng)化過程對于海洋碳循環(huán)和全球變冷產(chǎn)生了巨大的影響。
近年來，研究團(tuán)隊基于西太平洋多金屬結(jié)殼在晚新生代以來風(fēng)塵、洋流動力學(xué)等方面開展了大量的工作。通過對西太平洋麥哲倫海山區(qū)多金屬結(jié)殼樣品進(jìn)行了環(huán)境磁學(xué)和地球化學(xué)的分析工作，研究團(tuán)隊為晚中新世期間海洋磷酸鹽濃度持續(xù)性階梯狀增高提供重要的證據(jù)。生物地球化學(xué)模擬結(jié)果顯示，晚中新世時期磷酸鹽與硅酸鹽風(fēng)化過程存在明顯的脫耦現(xiàn)象。研究進(jìn)一步指出，該時期青藏高原隆升引發(fā)的磷酸鹽風(fēng)化增強(qiáng)，可能通過提升初級生產(chǎn)力和海洋生物泵導(dǎo)致全球CO2的下降。
該研究強(qiáng)調(diào)了晚中新世陸地的磷風(fēng)化變化在全球氣候轉(zhuǎn)型期的重要作用，為理解海洋碳循環(huán)與全球氣候變化之間的耦合作用提供了全新視角。同時，這一發(fā)現(xiàn)可以用于改進(jìn)對未來氣候變化及陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的預(yù)測。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56477-7
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