王志鹏：营养元素的增加促进了中元古代早期真核生物的演化【JGR，2020】

发布时间：2021-01-15     作者：[科学研究院]张帅    阅读：10次

华北地台中元古代早期高于庄组（ca 1.60-1.54 Ga）发现了目前已知最早的宏体真核生物化石和多种类型的微体真核生物化石。有关这一重要生物事件背后的成因仍不清楚；虽然一些学者认为其可能与中元古代早期海洋氧化增强有关，但对当时海洋氧化还原条件演化尚存在争议。另外，真核生物需要营养元素维持其代谢作用，但海洋主要营养元素的循环和可得性与这一重要生物事件的内在联系仍缺乏研究。

针对上述科学问题，我校“深时生命与环境演化”求真研究群体博士生王志鹏在导师王新强副教授，史晓颖教授的指导下，对华北地区兴隆剖面高于庄组三段开展了δ¹⁵N，δ¹³C_org和主-微量元素的综合研究（图1和2），取得了下述主要认识：

（1）兴隆剖面δ¹³C_org，氧化还原敏感元素和I/(Ca+Mg)综合研究表明，研究区高于庄组三段主要沉积于次氧化-缺氧环境。综合对比其他剖面的结果，华北地区中元古代早期海洋仍处于强烈分层状态，但短期的增氧事件会导致氧化还原界面下移。

（2）高于庄组三段δ¹⁵N均以较高的正值为主，认为是在氧化还原界面上不完全反硝化作用的结果，表明当时至少在海洋表层存在较稳定的硝酸盐库（NO₃^-），为真核生物提供了主要的N营养源。中元古代早期分层海洋中稳定NO₃^-库的存在与当时低的生产力有关（图3）

（3）高于庄组宏体真核生物的出现层位与生物必需的微量元素和P浓度上升相对应（图2），表明这个重要的生物事件可能是多因素共同作用的结果，包括氧含量上升、主量和微量营养元素的增加（N，P，Mo等）。

图1 兴隆剖面δ¹⁵N，δ¹³C_org和I/(Ca+Mg)变化

图2 兴隆剖面微量元素丰度，富集系数和P含量

图3 华北高于庄组三段沉积期海洋N循环模式图 

该研究利用综合地球化学指标重建了华北地台中元古代早期海洋环境N循环过程和海洋化学背景，指出海洋初级生产力变化是海洋化学条件变化的重要控制因素，这有助于揭示中元古代海洋条件演变、主要营养元素循环与真核生物演化之间的内在联系。

上述研究成果发表在国际地学权威期刊《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》上：Wang, Z., Wang, X*., Shi, X*., Tang, D., Stüeken, E.E., Song, H., 2020. Coupled Nitrate and Phosphate Availability Facilitated the Expansion of Eukaryotic Life at Circa 1.56 Ga. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 125, e2019JG005487. [IF2018=3.62]

全文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019JG005487