本文選題：微生物　切入點(diǎn)：大滅絕　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交發(fā)生了地質(zhì)歷史時(shí)期上最大的一次生物集群滅絕事件,它標(biāo)志著古生代的結(jié)束和中生代的來臨。對于造成這次生物滅絕的原因有各種各樣的假說,但具體的滅絕原因和機(jī)制仍莫衷一是。目前兩種假說接受度最高:海洋缺氧硫化和全球變暖。但是海洋硫化的研究主要集中在單剖面上,并且缺少剖面之間對比和總結(jié)。同時(shí),造成全球變暖的原因還缺乏直接證據(jù)。因此本文通過研究綠硫細(xì)菌空間分布特征和上寺剖面脂類分子時(shí)間分布特征,為透光帶硫化提供新的證據(jù)。同時(shí)通過研究森林火災(zāi)的時(shí)空分布特征和海洋甲烷釋放事件,為全球變暖提供重要依據(jù)。綠硫細(xì)菌作為一種硫氧化細(xì)菌,在海洋中一般生活在分層性好,透光并且富含H2S的水體中,在地質(zhì)歷史時(shí)期用于指示水體硫化缺氧。本文通過研究二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交全球范圍內(nèi)12個(gè)剖面的綠硫細(xì)菌生物標(biāo)志物數(shù)據(jù),探討了當(dāng)時(shí)古海洋的透光帶缺氧硫化時(shí)空分布特征。結(jié)果顯示,在淺水剖面二疊紀(jì)末生物大滅絕前后,并沒有發(fā)現(xiàn)綠硫細(xì)菌的證據(jù)。在水深50-200m范圍內(nèi)的剖面,在滅絕前后都發(fā)現(xiàn)了綠硫細(xì)菌的證據(jù)。而在大于200m的剖面,滅絕前并沒有發(fā)現(xiàn)綠硫細(xì)菌,綠硫細(xì)菌的繁盛出現(xiàn)在早三疊世第一次生物大滅絕后。這個(gè)模式意味著在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交古海洋的缺氧硫化區(qū)域向深水方向擴(kuò)張的過程。同時(shí),在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交,指示陸源風(fēng)化程度增強(qiáng)的脂類分子,如莫烷、二苯并呋喃等,表現(xiàn)出和綠硫細(xì)菌生標(biāo)很強(qiáng)的相關(guān)性。在全球變暖的時(shí)期,綠硫細(xì)菌也出現(xiàn)了繁盛。因此我們認(rèn)為,透光帶缺氧硫化區(qū)域擴(kuò)張很可能是由于全球變暖,陸地生態(tài)系統(tǒng)崩潰,陸源輸入增加造成的。而在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交中層水剖面富含H2S水體庫,可能為晚二疊世H2S氣體上涌到海水表層提供了便利條件。古菌的細(xì)胞膜脂主要有甘油四烷基甘油四醚化合物(Glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)組成,如果GDGT-1,-2和-3占主導(dǎo)時(shí),甲烷指數(shù)(MI值)是較高的,指示海洋發(fā)生了天然氣水合物甲烷釋放事件。而古菌GDGTs的記錄最老是發(fā)現(xiàn)在侏羅紀(jì)。本文通過研究巖石脂類非烴組分,首次在晚二疊世發(fā)現(xiàn)了古菌GDGTs的記錄,同時(shí)古菌GDGTs記錄了當(dāng)時(shí)海洋甲烷釋放事件。通過對淺水剖面涼風(fēng)埡和深水剖面朝天剖面研究發(fā)現(xiàn),淺水剖面并不存在甲烷釋放事件。深水朝天剖面在Clarkina changxingensis帶到Clarkina yini帶,甲烷釋放比較頻繁。并且在早三疊世I.isarcica帶,仍存在甲烷釋放的證據(jù)。通過和碳同位素?cái)?shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),甲烷釋放在一直到碳同位素發(fā)生強(qiáng)烈負(fù)偏之前,一直存在,對生物滅絕前全球變暖有重要作用。在晚二疊世,甲烷釋放有對碳同位素負(fù)偏一定貢獻(xiàn)意義。在第二幕碳同位素負(fù)偏時(shí),甲烷釋放事件發(fā)生時(shí)間晚于碳同位素負(fù)偏點(diǎn),說明甲烷釋放對第二幕碳同位素負(fù)偏貢獻(xiàn)意義不大,可能對早三疊世海洋性分層有一定影響,進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)的生物遲緩復(fù)蘇。不論是在地質(zhì)歷史時(shí)期和現(xiàn)代的沉積物中,燃燒成因的多環(huán)芳烴都被認(rèn)為是森林火災(zāi)的重要依據(jù)。本文通過分析二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交華南3個(gè)海相剖面的高碳數(shù)多環(huán)芳烴數(shù)據(jù),證明在生物大滅絕前,各個(gè)剖面記錄的火災(zāi)信號(hào)已經(jīng)明顯增強(qiáng),意味著陸地生態(tài)系統(tǒng)崩潰應(yīng)遠(yuǎn)早于晚二疊世末生物滅絕事件。并且火災(zāi)信號(hào)隨著水深越淺,信號(hào)越強(qiáng),并且時(shí)間發(fā)生的也越早。結(jié)合華南已有記錄的火山噴發(fā)時(shí)間,我們推測在生物大滅絕前華南火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生,并且和華南火山噴發(fā)有關(guān)。根據(jù)晚二疊世生物大滅絕后火災(zāi)記錄,結(jié)合此時(shí)牙形石氧同位素資料,本文認(rèn)為森林火災(zāi)的頻發(fā)應(yīng)該和當(dāng)時(shí)全球極高的溫度有關(guān)。同時(shí),在上寺剖面,指示火災(zāi)的指標(biāo)出現(xiàn)了明顯的兩幕式變化特征,這和煤山剖面也可以對應(yīng)。而且在火災(zāi)發(fā)生的同時(shí),陸地風(fēng)化指標(biāo)也隨之增強(qiáng),并且信號(hào)隨著水深越來越弱,印證火災(zāi)是造成陸地生態(tài)系統(tǒng)崩潰的原因之一,并造成陸地風(fēng)化作用增強(qiáng),進(jìn)而對海洋生物造成一定影響。在生物與環(huán)境相互作用以及協(xié)同演化的過程中,微生物功能群扮演著不可或缺的角色。為了探討二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交微生物功能群對重大環(huán)境突變的響應(yīng)和反饋,本文選取了中二疊世-早三疊世連續(xù)沉積剖面,四川廣元上寺剖面。運(yùn)用有機(jī)地球化學(xué)分析技術(shù),尤其生物標(biāo)志物,和穩(wěn)定同位素技術(shù),分析了整個(gè)中二疊世-早三疊世地質(zhì)微生物的組成特征和演化趨勢。同時(shí)通過研究指示水體氧化還原的脂類分子,為當(dāng)時(shí)古海洋氧化還原條件的變化特征提供新的啟示。而且基于多環(huán)芳烴等脂類分子的研究,為陸地和海洋生態(tài)環(huán)境崩潰的時(shí)間順序及生物大滅絕機(jī)制提供新的證據(jù)。結(jié)果證明,在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交,生物滅絕呈現(xiàn)出明顯的兩幕式特征,地質(zhì)微生物功能群也有不同的響應(yīng)和反饋。在第一幕生物滅絕階段,火災(zāi)活動(dòng)頻繁,陸源輸入增加,海洋部分藻類和藍(lán)細(xì)菌繁盛。在第二幕生物滅絕階段,全球變暖,海洋分層行加強(qiáng),同時(shí)伴隨著海洋酸化,此時(shí)綠硫細(xì)菌、疑源類、藍(lán)細(xì)菌繁盛。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q913;P53;S762

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