小小有孔蟲“講述”“滄海桑田”大變遷

　　它是古老的原生動物，5億多年前就生活在海洋中；它小到肉眼難以發現，最大只有1厘米；但它身藏地球演化密碼，既能知曉千萬年前的海岸線在哪，也能從中感知當年的海洋溫度和環境……它就是汪洋大海中的小不點——有孔蟲。　

　　在今年11月出版的國際期刊《古生物學雜志》上，中科院南京地質古生物研究所李保華研究員與中國地質大學（武漢）柯學博士等人對長江古下切河谷冰后期沉積物高分辨率有孔蟲與古環境的研究成果。

　　他們通過對海洋底棲有孔蟲的研究，揭示出我國海岸線變化情況。研究顯示，距今約7000年前后，我國長江三角洲地區曾是一片汪洋。而這一成果在當前不斷升高的地球氣溫和海平面的大背景下，具有極高的警示意義和研究價值。

　　地球氣溫劇變，東海曾經“滄海變桑田”

　　大約2萬年前，整個中國東部海平面發生了超過120米的大幅下降。臺灣海峽曾露出海面成為陸地，整個東部海岸大陸架大部分露出水面，從中國到今天的日本，完全可以“步行”過去。

　　從寒風刺骨的茫茫冰原，到溫暖濕潤的汪洋一片，只不過用了一萬多年。那一次，地球像是在生病“打擺子”，“體溫”稍稍變化了一些，就讓我們最熟悉的我國東部沿海地區經歷了一次“滄海桑田”的劇變。

　　在7萬年前，地球開始了一段漫長的寒冷時期。由于它是距今最近的一次冰期，科學家稱之為“末次冰期”。

　　它以北美洲及歐亞大陸的大片大冰原為中心，將凜冽的寒風吹遍了北半球。在冰期冰盛期（發生于約2.1萬年前），全球陸地約有24%被冰覆蓋，而現代僅有11%。我國的海洋溫度下降達6℃—8℃，而位于北極圈內的格林蘭可能比現在的溫度低20℃。

　　中科院南京地質古生物研究所李保華研究員告訴科技日報記者，由于大量海水在洋流、降水等因素的作用下進入極寒地區，就迅速地被凍住冰封起來，從而造成海平面大幅度地下降，整個中國東部海平面發生了超過120米的大幅下降。臺灣海峽曾露出海面成為陸地，整個東部海岸大陸架大部分露出水面，從中國到今天的日本、韓國，完全可以“步行”過去。

　　末次冰期的到來，讓猛犸象等地球新霸主的逐一登場，同時也在地球表面留下了它的“腳印”——硬黏土層。

　　“由于冰期很冷，所以沉積的泥土也非常致密，硬黏土層也就成為地質學上末次冰期的標志。”李保華說道，在東部沿海地區，向下挖10米或更深一點就有可能探到硬黏土層。

　　而當冰期逐漸退去，暖風再次吹過大陸，海水又涌了回來。渤海、黃海、東海等地從桑田再次變回滄海。與此同時，溫度的上升讓海洋中的生物也繁盛起來。這些生物隨著海岸線向大陸的擴張，在所到之處也留下了它們的痕跡。

　　古海岸線在哪，科學家找出有孔蟲“來作證”

　　距今約7000年前，我國東部海面上升到最高水位，比現在高2米左右。在如今的揚州、鎮江地區，就已是長江的出海口，而上海在那時只是“海上”。

　　氣溫上升，海平面上漲，近海的大片陸地被淹沒……7000年前的那一幕與今日的地球所面臨的險境何其相似。

　　2011年，中科院啟動“應對氣候變化的碳收支及相關問題”專項研究，李保華等科研人員承擔了其中的“大暖期中國環境格局”子課題研究項目。大暖期，即指6000—7000年前地球那段溫暖的時期。

　　當時的海岸線究竟在哪里？海平面是升高還是降低了？同時，這段時期我國東部海平面變化幅度及其對應的具體時間，受此前材料和技術所限，一直存在較大爭論。這些問題，科學家們都急切地想要找到答案。

　　為了準確回答，李保華想到了有孔蟲。早在攻讀碩士研究生期間，他就對這個小不點感到著迷。

　　“有孔蟲只生活在海洋中，死亡后沉到海底，在大洋底層的沉積物中往往有大量有孔蟲化石。”李保華說，科學家們根據這些化石進行地層劃分，甚至可以根據有孔蟲化石數量和大小的變化，判斷出地球氣候上的冷暖變化，推測地球的滄桑變遷。

　　他們在上海崇明島、江蘇揚州、南通等不同地區鉆孔，對長江三角洲地區常見的26個底棲有孔蟲種進行了詳細的研究。由于有孔蟲的不同類型和豐富程度可以指示不同水深，研究人員一方面利用有孔蟲化石還原海洋水深狀況，另一方面通過碳十四測定化石年齡，以此精確測出我國東部海平面高度變化所對應的時間。

　　研究顯示，距今約7000年前，我國東部海面上升到最高水位。當時海平面比現在高２米左右。現在的長江三角洲地區，北至江蘇連云港，南至浙江杭州等地，多被海水淹沒。在如今的揚州、鎮江地區，就已是長江的出海口，而上海在那時只是“海上”。

　　到距今約6000年前后，海平面開始回落，形成現在的長江三角洲河口環境。有趣的是，李保華在江蘇昆山地區還發現一種7000年前的牡蠣，它緊密、豎直地埋藏在地下2—3米，體長超過半米，年齡達百歲以上。這說明，溫暖的氣候和海洋環境，對生物生長產生了明顯的影響。

　　“冷暖自知”的有孔蟲，記錄地球環境演變

　　地球氣候的變化是周期性的，而通過研究有孔蟲化石就可以揭示出古海洋環境變化的豐富信息，再現整個西太平洋地區50萬年前古環境變化過程。

　　有孔蟲從幾億年前誕生到現在，共有2—3萬種，目前地球現存的有孔蟲仍有上千種。

　　李保華告訴記者，有孔蟲猶如一粒沙子，多數的個頭只有幾百微米大小。它的最外面一層是碳酸鈣殼，殼上有孔，偽足可以從孔中伸出來捕捉食物。它們喜歡吃硅藻和其他微型藻。有孔蟲分為在海洋表層生活的浮游型和深藏海底的底棲型。其中，以底棲有孔蟲為多，底棲者可以用偽足進行有限的運動，每小時能移動1—6厘米。

　　或許很多人會小瞧它，與人類相比，有孔蟲是何等的原始、渺小。但是，讓科學家感興趣的是它的獨特身體構造：從殼中探測鎂離子的濃度就可以計算出當時的環境溫度；而通過加速器碳十四的方法，又可準確測得其生活的年代。

　　人們相信，地球氣候的變化是周期性的，西太平洋低緯區被科學界認為是整個地球的水汽和能量的重要來源，而通過研究有孔蟲化石，就可以揭示出古海洋環境變化的豐富信息，再現整個西太平洋地區50萬年前古環境變化過程。這樣，科學家對古海洋氣候變化的全貌就有了清晰的認識。

　　據推算，大暖期地球平均氣溫比現在高1℃—2℃。而上升2℃正是當今世界各國在氣候政策上已經達成的共識——這是一條不可逾越的線。

　　因為從地球歷史上來看，2℃的氣候變化甚至可以忽略不計，但是對于人類文明而言，這樣的變化可能造成很多毀滅性的后果。比如我國東部沿海是經濟最發達地區，海平面上升輕則造成海水倒灌入侵、土地鹽堿化，重則導致上海、杭州等大城市完全被海水吞沒。

　　“近幾十年來，溫室氣體導致全球顯著變暖，研究地質史上不同時期的氣候對應的環境和生物變化，對現在的環境研究和政策制定也有重要參照意義。”李保華說，可利用有孔蟲化石，來了解地球地質演化過程，認識海洋變遷的規律，為人類更好地利用海洋、保護環境提供科學依據。

　　（圖片由受訪者提供）