地大新闻网讯 （记者 孙彦钦）近日深爱五月，中国地质大学（武汉）地质微生物与环境世界要点实验室陈中强老师团队，在外洋著名期刊《当然·通信》（Nature Communications）在线发表题为《地球系统的不健硕态放大了二叠纪末大灭尽青年物地球化学轮回的悠扬》（Earth system instability amplified biogeochemical oscillations following the end-Permian mass extinction）的征询效果。著述第一作家为李子珩博士；陈中强老师为惟一通信作家；埃克塞特大学蒂姆·伦顿( Tim Lenton) 老师，斯图尔特·戴恩斯（Stuart Daines）老师与南京大学张飞飞老师参与了本项征询使命。
这项征询在传统生物地球化学模子的基础上加入了非线性分析模块，建立出新的“自合手回荡”（self-sustaining oscillation）模子，模拟二叠纪末大灭尽偏激后合手续约600万年的温室、碳轮回和海洋氧化收复环境波动的内在联系和运转机制。终局标明发生在早三叠世温室时期一系列生物地球化学剧烈波动，是大灭尽时地球系统遇到严重碎裂后出现的里面四百四病，是表生地球系统的“不健硕系统性行径”，不受更多外部驱能源的重叠或反复出现。
显生宙以来，地球人命遇到至少五次大灭尽的浸礼，其中，发生在2.52 亿年前二叠纪末大灭尽为最惨烈，导致生物各种性剧减，并奉陪多种环境因子的剧烈波动。后者一直延续到大灭尽后600万年（图1），其诱因和运转机制长期悬而未决。
图1.二叠纪大灭尽后显耀的生物地球化学轮回波动与蔓延的生物复苏，图为由同位素地球化学筹办（比如无机碳同位素、牙形石氧同位素，碳酸盐岩铀同位素等）抒发的多种环境因子出现长达600万年剧烈悠扬时期。
近半个多世纪以来，寰球学者对这次事件的存眷从未裁减，提倡了诸多假定来证及时期发生的多种顶点生态环境征象。2002年，好意思国粹者鲍勃·伯纳（Bob Berner）初度运用生物地球化学模子模拟这次要紧景色—环境—生态更正事件，他的主要论断和有猜测性的估计在之后的二十年里连续地被科学家们反复考据。不外，受限于模子框架或数值求解本领的截止，前东谈主完成的数值模拟王人强调了“运转与反馈（forced-respond）”的不雅点，即磷—碳—氧（P-O-C）轮回的波动需要多期次外部能源运转。比如，运用轻碳输入来拟合早三叠世地球化学筹办的卓越。具体来讲，外部驱能源的强度径直法例了模子输出的环境因子卓越的幅度，即绵薄的线性联系。但这种不雅点忽略了复杂非线性流程在永劫候范例生物地球化学轮回中所饰演的报复脚色，以及大气—海洋—陆地系统健硕性在这些流程中所起的报复作用。
因此，本文提倡了“forced-stability-respond（运转—健硕性—反馈）”不雅点。每每地说，靠近相似的外部驱能源，不同健硕性的地球系统会有通盘不同的反馈；相似健硕性的地球系统，在靠近同类型的外部驱能源时，存在触发波动的临界阈值。为此，咱们引入非线性能源学的办法与征询范例，在传统的碳—氧—磷—硫—生物演化模子（COPSE 模子）基础上，建立出新的“自合手回荡”模子，模拟早三叠世顶点环境因子的剧烈波动流程，揭示地球系统中不同环境因子在靠近相似外部压力时的不同反馈（图2）。
图2.二叠纪大灭尽后环境波动与模拟终局的对比（时候序列口头）。
模拟终局分解，在地球系统健硕性较高时，单一期次的外部驱能源的输入无法模拟出与咱们施行数据中不雅测相一致的波动口头。不外，当地球系统健硕性较低时，输入相似的外部驱能源，拟合出环境因子周期性波动口头，与施行地质记载展现的口头一致。
征询合计，二叠纪末大灭尽后多种环境因子的波动是地球系统遇到打击后出现的周期性、系统性的反馈行径，而不是多种类型、多期次的清静环境事件。这与“汲水漂”的能源口头访佛，何况这些环境因子在大灭尽后至少打了三次“水漂”。
直播勾引从生物地球化学轮回顾角来看，受海洋氧化收复情景法例的磷埋藏流程主导了大气—海洋—陆地系统的磷—碳—氧轮回，跟着大灭尽时发生的西伯利亚大火成岩省火山喷发，陆地、海洋生态系统的快速崩溃导致磷—碳—氧轮回健硕性发生剧变。地球系统从晚二叠世健硕磷—碳—氧轮回，滚动为了早三叠世不健硕磷—碳—氧轮回，并最终导致了剧烈波动（如图1）。从数学角度来看，磷—碳—氧轮回，即一个三维微分方程组的解，发生了本色上的改变（图3），二叠纪时微分方程组的解是一个吸媒介，二叠纪—三叠纪之交微分方程组的解滚动为一个遗弃子，这个遗弃子的雅各比矩阵（Jacobian）至少有一个为正的特征值。
图3. 三叠纪早期磷-氧-碳轮回波动（三维相图分析）。a：二叠纪健硕系统，b-d：三叠纪健硕系统，e-g：三叠纪不健硕系统
值得谨防的是，本征询建立的新模子是地球科学与非线性能源学学科交叉的居品，属于中等复杂进度的地球系统模子，不错同期模拟3种因子的变化和内在联系，也可用于模拟其他地史时期要紧环境因子波动行径。该模子亦然是蒂姆·伦顿( Tim Lenton) 老师提倡的当代地球系统临界阈值（tipping points）在二叠纪—三叠纪之交顶点环境波动的应用。
上述征询取得了国度当然科学基金委、国度留学基金委、英国当然环境征询理事会的共同资助。
论文齐集：https://doi.org/10.1038/s41467-025-59038-0.
（审稿 陈中文）
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