环境

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新元古代冰期的重要研究进展

新元古代全球性冰期事件一直是国际地学界关注的焦点之一。关于冰期事件结束的原因众说纷纭，其中代表性的观点有两个：其一是“雪球地球”假说，其二是甲烷渗漏假说。中国华南地区南沱冰碛岩之上盖帽白云岩中重晶石沉积的多氧同位素研究显示，其17O异常达到7.5亿年以来的最大值，表明冰期结束时大气二氧化碳含量达到了一个高峰，因此成为“雪球地球”假说的最直接证据。

近期，中国科学院南京地质古生物研究所的周传明研究员等通过华南十余条盖帽白云岩剖面系统的沉积学、沉积岩石学和微区碳同位素分析，提出围绕盖帽白云岩形成过程中各个地质事件之间关系的新模式：（1）全球性冰期结束后，由于冰川融水的快速注入，海平面迅速上升，在此过程中发生了盖帽白云岩的沉积；（2）由于冰川的快速消融，陆壳和海洋大陆架部分发生反弹，当反弹超过海平面上升时，盖帽白云岩被暴露溶蚀，喀斯特作用发生；（3）随后的广泛海侵淹没了盖帽白云岩及前期沉积，在盖帽白云岩喀斯特侵蚀面和溶蚀孔洞中首先沉积了白云石和重晶石，随后是硅质沉积，最后才是与甲烷氧化有关的方解石沉积（具极负碳同位素值）。西非和加拿大西北部地区同时期盖帽白云岩也发生了类似的沉积过程。新的盖帽白云岩形成模式进一步支持“雪球地球”假说，同时表明甲烷渗漏发生在盖帽白云岩形成之后，因此很可能不是全球性冰期结束的诱因。（Geology 2010，38：903-906）

地球氮循环的进化与未来

氮是地球上生命必需的元素之一，虽然它们在生物体内的含量不如碳、氢和氧那么多，但氮是构成生物体内蛋白质和核酸的重要成分，在植物中它们占干重的4%，而在人体中占总重量的3%左右。氮还是地球大气的主要组成部分，占大气总体积的78%。自然界中，氮分子特别稳定，高等动物及大多数植物不能直接吸收氮。因此，生物固氮作用就成了自然界物质循环的重要一环，保障了无机自然界和有机生物界的氮元素平衡。据研究，现代氮循环最早出现在大约27亿年之前，当时地球上的生命还十分简单。随着生命的演进，虽然固氮生物的种类增加了很多，但基本的机制没有发生太大的变化。然而，随着人类现代文明的产生，科技水平迅猛发展，人类活动对氮循环带来了最深刻的影响。仅在1960—2000年期间，世界各地所使用的氮肥增加了800%，来自肥料的人工固定的氮随后又令水体富营养化，致使生物窒息并向大气中注入了大量的强力温室气体氧化亚氮。在将来，尽管微生物可能有助于氮循环平衡的某种恢复，但地球的氮循环已经因为人类的农业和工业活动而永久性地改变了。（Science 2010:330：192-196）

白垩纪末的陨星雨

墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯撞击坑的发现为恐龙灭绝的地外天体撞击说提供了证据，从而使得这一解释风靡全球。在乌克兰波泰什发现的同时代的另外一个较小的撞击坑说明，在白垩纪末地球可能遭受了很多小行星或彗星的撞击。最近研究者通过对波泰什撞击坑内沉积物进行的孢粉学和13C的研究，结果显示在撞击喷射物上存在一个撞击后的植物群，它们后来毁于K-Pg事件。K-Pg事件后植被的恢复序列可以直接跟北美中部的相比较。因此，研究者得出结论波泰什撞击坑比希克苏鲁伯撞击坑早2—5千年。这似乎暗示这两次撞击事件是一次更大范围“陨星雨”的组成部分，正是这些连续的打击最终导致了恐龙王朝的覆灭。[Geology 2010，38（9）：835-838]

环境与有性生殖

食色性也！对于有性生殖的生物来说，性意味着繁衍后代。但性，却是代价高昂的玩意儿。尽管如此，有性生殖的生物却远比繁殖方式高效而节省的无性生殖的生物更加繁盛。研究者认为，为了应付多样的环境，或许是有性生殖产生的关键。最近，加拿大多伦多大学的演化生物学家贝克斯（Lutz Becks）和阿加瓦尔（Aneil A-grawal）发现，能够进行有性和无性生殖的萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus），在变化多样的环境中，会进行有性生殖；相反的，在均质的环境中，则倾向进行无性生殖。这意味着环境的变化决定了性的演化，从而验证了空间异质性可以促进性别演化的理论。

萼花臂尾轮虫是淡水的浮游动物，一般行无性生殖，但有时候也会进行有性繁殖。贝克斯和阿加瓦尔将从野外采集回的萼花臂尾轮虫在实验室中分为三组，每组各有约1万只。其中两组养在均质的环境中，一组有吃不完的食物，另一组则要挨饿。第三组则分成两个小组，分别养在高质量和低质量食物的环境中，但能够在不同环境中迁徙，作为异质性的环境。经过12周的培养，在均质的环境中有7%的卵是有性生殖产生的深色卵，其他均为无性生殖所产生的浅色卵。然而，在异质性环境中生长的轮虫，有15%的卵是有性生殖产生的。在第14周他们又把所有轮虫混在一起，再分组实验。结果六周后发现，生活在均质环境的轮虫进行有性生殖的愈来愈少，而生活在异质环境的轮虫却提高了有性生殖率。这说明，在环境有变化时，有性生殖的优势超过了其代价。但在不变的环境中，有性生殖就作用不大了!

10.1038/nature09449）