环境

导致奥陶纪末生物大灭绝冰期的时限

在显生宙，地球上发生过5 次全球性的大规模集群灭绝事件，其中奥陶纪末的是第一次，但其灭绝规模位居第二。越来越多的证据显示，这次大灭绝事件可能与晚奥陶世的冰川作用有关。地球历史上发生过若干次全球性冰川事件，但唯有奥陶纪末的这次冰川作用伴随有一次大灭绝事件。对于这次大灭绝的过程与机制，一直存在比较大的争议，其中一个重要原因就是，与大灭绝相关的地层层位虽然有比较精确的生物地层控制，但长期以来一直缺乏高精度年代学限定，从而制约了对奥陶纪末生物大灭绝时限和机制的解读。近期，研究者通过对云南万和新发现的一个连续完整的、出露良好的奥陶系-志留系界线剖面进行了高精度的系统古生物学、岩石地层学、生物地层学和锆石同位素测年的研究，计算出赫南特阶顶界（即奥陶系-志留系界线）和底界的年龄。这些数据表明，赫南特盛冰期的持续时间约为20 万年。早先的研究认为，奥陶纪末的冰期造成的南极（奥陶纪末的南极，即今天的北非）冰盖规模达到1.5 亿立方千米，大约是今天地球南极和北极冰盖总和的6倍还多！万和剖面高精度定年研究说明，如此大规模的冰盖在极短的时间间隔内形成，造成全球海平面快速下降达到100-150 米甚至更多，使绝大部分海洋生物，特别是底栖生物来不及迁移并适应新的底域环境就遭到了" 灭顶之灾"，也即奥陶纪末的大规模集群灭绝事件。该项研究是第一次在单一奥陶系-志留系界线剖面上获得多个可靠的系列同位素年龄；限定奥陶纪末大灭绝发生在20 万年间；界定了奥陶纪末大灭绝首幕发生的时间；将奥陶系最上部一个阶（赫南特阶）的时限确定在47 万年；标定奥陶系-志留系界线的年龄为4.4267 亿年，这些都是由该项研究第一次做出的成果。

（Solid EarthSciences2019,4：190-198）

青藏高原北缘早渐新世古海拔古气候

位于青藏高原北缘的柴达木盆地发育有连续的新生代地层，是研究亚洲内陆干旱化进程及其机制的理想地区。大量的沉积学证据显示亚洲内陆自晚始新世逐渐变干，并持续至今。驱动亚洲内陆干旱化的因素包括新生代全球气候变冷，印度与亚洲板块碰撞后青藏高原的隆升，以及副特提斯洋的退缩等。对这一地区古近纪古海拔和古气候的定量重建无疑是认识亚洲内陆干旱化历史和驱动机制的关键。近期，研究者在对大红沟剖面早渐新世植物叶化石精确分类的基础上，运用气候叶相多变量分析程序和热焓值的方法，结合大气海洋综合环流模型，定量重建了柴达木盆地北部早渐新世的古气候和古海拔。化石产地现今气候寒冷，极端干旱，年均温1.9°C，年降水量仅为82.7mm。结合生物地层学年龄的磁性地层学研究表明，植物化石层的精确年龄为30.8百万年，属早渐新世。化石植物类群组成显示柴达木盆地北部渐新世早期的植被是以杨属和豆科绝灭类群柄豆荚占优势的温带落叶阔叶植被。古气候的重建结果显示，柴达木盆地北部渐新世早期气候凉爽，年均温11.6±2.4°C，湿度中等，海拔为～3.3±1.4km，与盆地现今的海拔类似，但高于同一时期隆升前的藏南喜马拉雅地区。同时，盆地冬季均温近冰点(1.4±3.5°C)，夏季凉爽(均温～23±2.9°C)，温度季节性差异较大但远比现今温度季节性差异低。年降水量很可能超过1000mm (生长季降水量1229±643mm)，夏季干燥，冬季湿润，降水季节性差异较低。降水模式显示柴达木盆地北部早渐新世降水主要受西风带控制，水汽来源于退缩前副特提斯洋。亚洲季风在当时尚未影响到柴达木盆地。结合早渐新世较为温暖的全球气候背景和化石产地相对较低(38.55°N)的古纬度，重建的古海拔和古气候与植被类群组成和性质是一致的。

（Earth and Planetary Science Letters 2020，537：116175）

高温或影响胎儿大脑发育

在怀孕过程中，许多刺激都会影响胎儿的正常发育，高温也不例外。有研究表明，妊娠期母体高温会导致胎儿出现神经管缺陷，但高温是如何影响胎儿大脑皮层发育的目前还不清楚。近期，研究者发现，孕鼠经过高温处理后，胎鼠大脑皮层内神经干细胞增殖比例增加，而分化的神经元比例减少，并且会促进胎鼠大脑内一种热激活钙离子通道TRPM2 的表达量增加。此前有报道称，TRPM2 与多种神经发育/神经系统疾病有关，包括躁郁症、神经性疼痛和帕金森病。研究者为了研究母体高温状态下TRPM2 和胎儿大脑皮层发育的关系，通过敲降胎鼠大脑神经干细胞内的TRPM2 来研究其功能。结果发现在高温条件下敲低TRPM2 会抑制胎鼠神经干细胞的增殖，神经元的发育也会受到影响，但是在正常温度的母体环境下不会引起这种表型。进一步的研究表明，在母体高体温状态下，TRPM2 会通过调控SP5 这种转录因子影响胚胎神经发育。这项研究表明母体体温会调控胎儿大脑皮层的发育，明确了TRPM2这种热敏感蛋白参与高温状态下神经干细胞的发育调控，为预防母体高温导致的胎儿发育异常提供了新的思路。

（ScienceAdvances2020，6：eaay6350）

地球磁场的形成机制

地球的磁场已经运行了至少34 亿年，而它的起源一直未知。如今的磁场是由富含金属铁的液态地核外核中的发电机产生的，但这一过程在地球早期应该较难维持，因为地核的冷却速度不够快。早期地核周围有一层熔融硅酸盐（一种基底的岩浆海洋）；不过，此前对硅酸盐液体的导电率测量显示，这些化合物无法形成发电机。近期，研究者进行了一系列模拟，对条件近似早期地球基底岩浆海洋的硅酸盐液体的导电率进行了预测。结果发现，在该海洋的预测温度和压强下，硅酸盐的导电率足够维持发电机的运转。基于这些结果，研究者计算了磁场强度，发现其与太古宙（约40 亿-25 亿年前）古地磁记录中的磁场强度相似。结论是，早期磁场是由基底岩浆海洋产生的，并认为宇宙中其他类地天体可能也存在硅酸盐发电机。

（Nature Communications2020，11：935）

全球二氧化碳浓度升高将加剧水华蓝藻爆发

每到夏天，湖泊和池塘的水质都会受到有毒蓝藻的威胁。蓝藻的大量爆发可引发水华现象，对水生态系统和饮用水安全造成隐患。蓝藻体内含有多种藻毒素，误入体内可对鸟类、哺乳类以及人类产生安全隐患。某些藻毒素可能会引起恶心、头晕，甚至损害人体肝脏，对水上娱乐业、饮用水安全和渔业产生极其负面的影响。物种的表型可塑性在自然界是一个普遍存在的现象，但直至今日，其对气候环境变化的响应意义却依然没有得到很好的理解。表型可塑性的理论暗示物种的生物特性不是恒定的，相同的个体基因型很可能会根据环境条件的变化而演变出更多的个体表现型。例如，在藻类生态学里，单一藻种对温度和二氧化碳变化的响应很可能会根据该藻种先前生长的气候环境的不同而不同。近期，研究者创新性地运用膜进样质谱法，成功发现了在二氧化碳升高的情况下，水华类铜绿微囊藻的最大二氧化碳吸收率可增加至低二氧化碳环境下的5 倍，这在任何对淡水藻类固碳表型可塑性的研究中，都是前所未有的发现。

（ScienceAdvances2020，6：eaax2926）