地球在 2.5 亿年前变成了温室，我们终于知道为什么了

大约 2.52 亿年前，地球上几乎所有的生命都消失了。

被称为二叠纪-三叠纪大灭绝 – 或大死– 这是地球过去 5.39 亿年历史上公认的五次大规模灭绝事件中最具灾难性的一次。

高达 94% 的海洋物种和 70% 的陆生脊椎动物科被消灭了.热带森林——就像今天一样，作为帮助调节地球温度的重要碳汇——也经历了大规模的下降。

科学家们早就同意这一事件是由温室气体的突然激增引发的，这导致地球强烈而迅速地变暖。但仍然存在一个谜的是，为什么会有这些极端炎热的条件持续了数百万年.

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我们的新论文今日发布于自然通讯提供了答案。热带森林的衰落使地球处于温室状态，这证实了科学家的怀疑，即当我们星球的气候越过某些“临界点”时，真正的灾难性生态崩溃就会随之而来。

大规模喷发

二叠纪-三叠纪大灭绝事件的触发因素是大量熔岩喷发在现代西伯利亚，被命名为西伯利亚陷阱。这种熔融的岩石在沉积盆地中喷发，富含有机物。

熔融的岩石足够热，可以融化周围的岩石和向地球大气层释放大量二氧化碳短至 50,000 年，但可能长达 500,000 年。

地球大气中二氧化碳的这种快速增加以及由此产生的温度升高被认为是Primary Kill 机制在当时的大部分时间里。

在陆地上，人们认为表面温度温度升高 6°C 至 10°C– 对于许多生命形式来说太快了，无法进化和适应。在其他类似的喷发中，气候系统通常会在 100,000 到 100 万年内恢复到以前的状态。

但这些“超级温室”条件导致赤道平均地表温度高达 34°C （比当前温度高约 8°C赤道平均温度）持续了大约 500 万年.在我们的研究中，我们试图回答原因。

森林消亡

我们研究了各种陆地植物生物群落的化石记录，例如干旱、热带、亚热带、温带和灌木丛。我们分析了生物群落从大灭绝事件之前到大约 800 万年后的变化。

我们假设地球变暖太快，导致中低纬度植被灭绝，尤其是热带雨林。结果，火山喷发后有机碳循环的效率立即大大降低。

植物，因为它们无法简单地起身和移动，所以受到不断变化的条件的强烈影响。

在事件发生之前，赤道周围存在许多泥炭沼泽和热带和亚热带森林并吸收了碳

然而，当我们从实地考察、记录和事件周围的数据库中重建植物化石时，我们看到这些生物群落是从热带大陆完全消失.这导致了数百万年的“煤炭缺口”在地质记录中。

这些森林是取而代之的是微小的石松类动物，只有 2 到 20 厘米高。

较大的植物飞地仍然朝向两极、沿海和温度略低的山区。大约 500 万年后，他们大部分重新定居了地球。然而，这些类型的植物在有机碳循环中固定碳的效率也较低。

这在某种程度上类似于考虑我们可能期望在澳大利亚内陆看到的 mallee-scrub 和 spinifex 植物群取代当今所有热带雨林的影响。

最后，森林又回来了

利用今天的证据，我们估计了植物吸收大气中的二氧化碳并将其储存为化石记录中建议的每个不同生物群落的有机物（或其“净初级生产力”）的速度。

然后，我们使用了一种最近开发的名为 SCION 的碳循环模型来数值检验我们的假设。当我们分析我们的模型结果时，我们发现由于净初级生产力的降低，西伯利亚陷阱最初的温度升高在事件发生后保留了 5 到 600 万年。

只有当植物重新建立起来，有机碳循环重新开始，地球才慢慢开始摆脱超级温室条件。

维持气候平衡

在过去之间进行类比总是很困难的气候变化在地质记录和我们今天所经历的事情中。这是因为过去变化的程度通常是用几万到几十万年来衡量的，而现在我们正在经历几十年到几个世纪的变化。

然而，我们工作的一个关键含义是，地球上的生命虽然具有弹性，但如果不对生物景观进行剧烈的重新布线，就无法在短时间内对巨大的变化做出反应。

在二叠纪-三叠纪大灭绝的情况下，植物无法在 1,000 到 10,000 年的时间尺度上做出响应。这导致了一场大规模的灭绝事件。

总体而言，我们的结果强调了热带和亚热带植物群落和环境对维持气候平衡的重要性。反过来，它们展示了这些生物群落的消失如何导致进一步的气候变暖，并成为毁灭性的气候临界点。

徐振是这项研究的主要作者，这是她博士工作的一部分。

安德鲁·默迪斯，DECRA 研究员，地球科学学院，阿德莱德大学;本杰明 JW 米尔斯， 地球系统演化教授，利兹大学和徐震， 研究员， 地球与环境学院，利兹大学

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