二叠纪—三叠纪之交地质事件的时空差异性：来自脂类分子的记录

发布时间：2018-03-17 10:14

  本文选题：微生物　切入点：大灭绝　出处：《中国地质大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：二叠纪-三叠纪之交发生了地质历史时期上最大的一次生物集群灭绝事件,它标志着古生代的结束和中生代的来临。对于造成这次生物灭绝的原因有各种各样的假说,但具体的灭绝原因和机制仍莫衷一是。目前两种假说接受度最高:海洋缺氧硫化和全球变暖。但是海洋硫化的研究主要集中在单剖面上,并且缺少剖面之间对比和总结。同时,造成全球变暖的原因还缺乏直接证据。因此本文通过研究绿硫细菌空间分布特征和上寺剖面脂类分子时间分布特征,为透光带硫化提供新的证据。同时通过研究森林火灾的时空分布特征和海洋甲烷释放事件,为全球变暖提供重要依据。绿硫细菌作为一种硫氧化细菌,在海洋中一般生活在分层性好,透光并且富含H2S的水体中,在地质历史时期用于指示水体硫化缺氧。本文通过研究二叠纪-三叠纪之交全球范围内12个剖面的绿硫细菌生物标志物数据,探讨了当时古海洋的透光带缺氧硫化时空分布特征。结果显示,在浅水剖面二叠纪末生物大灭绝前后,并没有发现绿硫细菌的证据。在水深50-200m范围内的剖面,在灭绝前后都发现了绿硫细菌的证据。而在大于200m的剖面,灭绝前并没有发现绿硫细菌,绿硫细菌的繁盛出现在早三叠世第一次生物大灭绝后。这个模式意味着在二叠纪-三叠纪之交古海洋的缺氧硫化区域向深水方向扩张的过程。同时,在二叠纪-三叠纪之交,指示陆源风化程度增强的脂类分子,如莫烷、二苯并呋喃等,表现出和绿硫细菌生标很强的相关性。在全球变暖的时期,绿硫细菌也出现了繁盛。因此我们认为,透光带缺氧硫化区域扩张很可能是由于全球变暖,陆地生态系统崩溃,陆源输入增加造成的。而在二叠纪-三叠纪之交中层水剖面富含H2S水体库,可能为晚二叠世H2S气体上涌到海水表层提供了便利条件。古菌的细胞膜脂主要有甘油四烷基甘油四醚化合物(Glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)组成,如果GDGT-1,-2和-3占主导时,甲烷指数(MI值)是较高的,指示海洋发生了天然气水合物甲烷释放事件。而古菌GDGTs的记录最老是发现在侏罗纪。本文通过研究岩石脂类非烃组分,首次在晚二叠世发现了古菌GDGTs的记录,同时古菌GDGTs记录了当时海洋甲烷释放事件。通过对浅水剖面凉风垭和深水剖面朝天剖面研究发现,浅水剖面并不存在甲烷释放事件。深水朝天剖面在Clarkina changxingensis带到Clarkina yini带,甲烷释放比较频繁。并且在早三叠世I.isarcica带,仍存在甲烷释放的证据。通过和碳同位素数据对比发现,甲烷释放在一直到碳同位素发生强烈负偏之前,一直存在,对生物灭绝前全球变暖有重要作用。在晚二叠世,甲烷释放有对碳同位素负偏一定贡献意义。在第二幕碳同位素负偏时,甲烷释放事件发生时间晚于碳同位素负偏点,说明甲烷释放对第二幕碳同位素负偏贡献意义不大,可能对早三叠世海洋性分层有一定影响,进而导致后续的生物迟缓复苏。不论是在地质历史时期和现代的沉积物中,燃烧成因的多环芳烃都被认为是森林火灾的重要依据。本文通过分析二叠纪-三叠纪之交华南3个海相剖面的高碳数多环芳烃数据,证明在生物大灭绝前,各个剖面记录的火灾信号已经明显增强,意味着陆地生态系统崩溃应远早于晚二叠世末生物灭绝事件。并且火灾信号随着水深越浅,信号越强,并且时间发生的也越早。结合华南已有记录的火山喷发时间,我们推测在生物大灭绝前华南火灾已经发生,并且和华南火山喷发有关。根据晚二叠世生物大灭绝后火灾记录,结合此时牙形石氧同位素资料,本文认为森林火灾的频发应该和当时全球极高的温度有关。同时,在上寺剖面,指示火灾的指标出现了明显的两幕式变化特征,这和煤山剖面也可以对应。而且在火灾发生的同时,陆地风化指标也随之增强,并且信号随着水深越来越弱,印证火灾是造成陆地生态系统崩溃的原因之一,并造成陆地风化作用增强,进而对海洋生物造成一定影响。在生物与环境相互作用以及协同演化的过程中,微生物功能群扮演着不可或缺的角色。为了探讨二叠纪-三叠纪之交微生物功能群对重大环境突变的响应和反馈,本文选取了中二叠世-早三叠世连续沉积剖面,四川广元上寺剖面。运用有机地球化学分析技术,尤其生物标志物,和稳定同位素技术,分析了整个中二叠世-早三叠世地质微生物的组成特征和演化趋势。同时通过研究指示水体氧化还原的脂类分子,为当时古海洋氧化还原条件的变化特征提供新的启示。而且基于多环芳烃等脂类分子的研究,为陆地和海洋生态环境崩溃的时间顺序及生物大灭绝机制提供新的证据。结果证明,在二叠纪-三叠纪之交,生物灭绝呈现出明显的两幕式特征,地质微生物功能群也有不同的响应和反馈。在第一幕生物灭绝阶段,火灾活动频繁,陆源输入增加,海洋部分藻类和蓝细菌繁盛。在第二幕生物灭绝阶段,全球变暖,海洋分层行加强,同时伴随着海洋酸化,此时绿硫细菌、疑源类、蓝细菌繁盛。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q913;P53;S762

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 马小琼;刘广义;杨军;;脂类组学及神经脂类组学进展[J];中国药理学与毒理学杂志;2008年02期

2 佘小平;;植物脂类的一些生理作用[J];植物杂志;1985年03期

3 KlMELBeRG H K;邢风有;;脂类相变化和胆固醇对蛋白质—脂类相互作用的影响[J];黑龙江医药科学;1985年04期

4 谭蓓英,郑文尧,毛维颖,官家发,王大珍,王定昌,张慎富;石油油脂酵母及其应用的研究——Ⅱ.同化正烷烃的高脂酵母的选育、发酵及其脂类物在矿石浮选上的应用[J];微生物学通报;1981年04期

5 M.Goutx ,李小刚;火焰离子检测-医疗扫描薄层色谱仪的一种应用——作为海洋环境标志物的微生物的脂类[J];地质地球化学;1992年03期

6 杨广笑;糖、脂类、蛋白质和核酸的代谢及相互关系[J];高等函授学报(自然科学版);1995年02期

7 ;脂类的命名与缩写[J];分子植物育种;2005年03期

8 ;吃素好，还是吃荤好[J];河南科技;1995年10期

9 隋森芳;含有长亲水链团的膜糖蛋白与脂类双分子层的相互作用—脂类-蛋白相互作用的一种模型[J];生物物理学报;1991年04期

10 高泽红;胡波;丁超;于晶宫;;结直肠组织中脂类的拉曼光谱研究[J];光谱学与光谱分析;2010年03期

相关会议论文 前5条

1 谢家国;何道荣;罗万义;满川;胡雪燕;;334例中学教师健康体检血脂类水平统计报告[A];第四届全国血脂分析与临床学术研讨会暨第九届全国脂蛋白学术会议论文汇编[C];2008年

2 刘广义;董正伟;沈静;马小琼;杨军;;脂类组学方法分析filipin和nystatin对人FL细胞的鞘脂类代谢的影响[A];浙江省生理科学会2006年学术年会论文汇编[C];2006年

3 孟宪玲;;血清脂类多项指标测定及临床应用[A];中华医学会第七次全国检验医学学术会议资料汇编[C];2008年

4 中村雅一;;CDC与网络(CRMLN)的脂类标准化[A];第四届全国血脂分析与临床学术研讨会暨第九届全国脂蛋白学术会议论文汇编[C];2008年

5 宋虎跃;童金南;宋海军;Thomas J.Algeo;;二叠纪末大灭绝前后海洋硫同位素演化过程[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 ;反刍动物对脂类的消化吸收[N];中国畜牧兽医报;2009年

2 本报记者 马佳;第三次物种大灭绝彻底改变地球生态[N];北京科技报;2006年

3 刘 羽 姚玉鹏;以史为鉴：人类面临“第6次大灭绝”？[N];大众科技报;2005年

4 记者 李学梅;物种大灭绝后,鹦鹉螺奇迹般“东山再起”[N];新华每日电讯;2009年

5 方舟子;生物大灭绝为什么反复发生?[N];科学导报;2009年

6 陈孝政　朱姝;揭开“二叠纪末生物大灭绝”真相[N];中国矿业报;2011年

7 陈华文;第六次物种大灭绝会来临吗？[N];中国绿色时报;2014年

8 曹丽君;地球物种面临第六次大灭绝[N];中国环境报;2004年

9 张唯诚;我们是否正在经历第６次生物大灭绝[N];大众科技报;2004年

10 马佳;海洋毒气将造成生物大灭绝？[N];北京科技报;2007年

相关博士学位论文 前2条

1 周文凤;二叠纪—三叠纪之交地质事件的时空差异性：来自脂类分子的记录[D];中国地质大学;2017年

2 李国山;中下扬子地区二叠纪与三叠纪之交不同相区古氧相演化及生态响应[D];中国地质大学;2016年

相关硕士学位论文 前4条

1 袁周伟;贵州三叠纪化石群古地理与古生态环境全球对比分析与世界遗产价值[D];贵州师范大学;2017年

2 朱珍妮;上海市居民脂类摄入水平及其影响因素研究[D];复旦大学;2014年

3 孙玉红;鱼肠道油脂分解菌的分离及其在宿主脂类吸收中机制的研究[D];华东师范大学;2016年

4 苏小玲;两种海洋微藻培养过程中脂类代谢物的变化研究[D];宁波大学;2012年

，

本文编号：1624287