首次系统揭示海洋氧化的周期性机制

　　█科技新进展

　　本报讯（记者 程墨 通讯员 孙彦钦）1月6日，中国地质大学（武汉）地质微生物与环境全国重点实验室陈中强教授团队联合英国埃克塞特大学、南京大学团队，在《自然·地球科学》（Nature Geoscience）发表研究成果。该研究通过前沿的数值模拟方法，首次系统揭示了约5.8亿年前地球海洋氧化过程的非线性特征，指出全球海洋曾经历剧烈而规律的周期性“氧化脉冲”。

　　研究的核心突破在于成功构建并应用了“自持振荡”数值模型。团队创新性地模拟了埃迪卡拉纪中期的“磷—氧—碳”（P-O-C）生物地球化学循环，将5.79亿年前的“加斯基尔斯冰期”与其前后的全球性增氧事件直接动力学关联。模型结果表明，当时的地球系统处于一种不稳定状态，能够在缺氧与富氧两个稳态之间发生周期性振荡，周期约为500万年，且在约2000万年内至少规律性地发生了3次。

　　研究将这一过程形象地比喻为“跷跷板”机制：在富氧阶段，关键营养元素磷被锁在海底沉积物中，抑制了后续的初级产氧生产；氧气水平的下降又导致磷被重新释放回海水，为下一轮生物繁荣和产氧激增准备了“燃料”，从而驱动系统进入下一个循环。这种由系统内部反馈驱动的“自持振荡”，是首次通过数值模拟在该关键地质时期得到清晰揭示和验证。

　　该模拟研究首次为早期复杂生命的“爆发式”出现提供了动态环境背景框架。模型显示的3次氧气脉冲高峰期，在时间上与全球最早一批复杂多细胞生物群（如我国的“蓝田生物群”“瓮安生物群”等）的繁盛期高度吻合。这表明，是地球系统自身的周期性振荡，而非缓慢的线性增氧，为生命复杂化创造了关键的“机会窗口”。

　　陈中强指出：“地球从长期缺氧向富氧状态的过渡，并非平静的‘渐变’，而是必然要经历一个充满剧烈波动的‘动荡青春期’。数值模拟帮助我们捕捉到了这一系统转换期的本质规律。”

《中国教育报》2026年01月09日 第03版