古新世-始新世温暖期的遗迹学分析

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Ichnological analysis of the Paleocene Eocene thermal maximum

Sheridan Sigstad等人通过分析IODP Exp. 392在Agulhas Plateau南部（U1580站位）的深海沉积 cores U1580A和B，研究了古新世-始新世热事件（PETM）期间底栖生物群落的响应。结果显示：PETM初期 trace化石最大直径和多样性略有下降，但未出现灭绝事件，可能因局部海域仍保持适度氧气和营养供给。恢复期后，直径回升至甚至超过前PETM水平，多样性显著增加（U1580A达6.0，U1580B为5.6）。排除深-tier的Zoophycos后，两core数据趋同，显示环境压力较小。比较表明，U1580B因海底地形或食物供应差异，平均直径始终比A高0.35mm。研究强调深海生物对PETM的适应性，指出古环流变化可能缓解了缺氧压力，但需更多站位数据验证。关键发现包括：温度升高和缺氧导致trace化石个体缩小；营养稳定促进多样性回升；站位差异揭示局部环境复杂性。

　　本研究通过分析国际海洋发现计划（IODP）第392次考察中从南中央阿古拉斯高原的U1580站点获取的深海岩芯，探讨了古新世-始新世热事件（PETM）期间的遗迹化石特征。PETM是一个显著的气候事件，发生在大约55.9百万年前，标志着全球气温在短时间内上升了5到8摄氏度。这种快速升温不仅影响了海面温度，还导致了深海温度的显著变化，从而对海洋生态系统造成了广泛的影响。研究团队通过对比PETM前、中和后的不同地质时期，应用了遗迹化石的多样性、最大遗迹化石直径以及生物扰动模式来评估底栖生物群落对极端气候变化的反应，包括温度变化、底部水体氧含量波动、营养物质可得性变化以及深海环流模式的转变。

遗迹化石记录了生物活动的直接证据，如运动和觅食行为，这些活动在沉积物中以结构如足迹和洞穴的形式保存下来。通过高分辨率照片分析，研究者提取了岩芯U1580A和U1580B中10厘米间隔的遗迹化石多样性、最大遗迹化石直径等数据。研究结果显示，在PETM期间，最大遗迹化石直径有所下降，这可能反映了环境压力如升高温度和较低氧含量的影响，随后在PETM之后出现了恢复。遗迹化石多样性则在PETM期间有所减少，但在恢复期和之后逐渐回升，显示出生态重组和新生态位的重新占据。研究还注意到，U1580B岩芯中平均最大遗迹化石直径较大，这可能与海底地形、食物供应或生物因素的局部差异有关。

研究团队特别关注了深部遗迹化石如Zoophycos的影响。由于Zoophycos的洞穴深度可能超过所使用的10厘米间隔分析范围，因此在分析中将其排除，以探讨其对遗迹化石趋势的影响。通过排除Zoophycos后的数据集，研究团队发现遗迹化石直径和多样性在PETM期间有明显的减少，但在PETM之后恢复并超过了之前的平均水平。这一趋势表明，尽管PETM期间存在环境压力，但深海生态系统仍表现出一定的适应能力。

此外，研究还分析了PETM期间的海洋环流变化及其对氧气供应的影响。海洋环流的变化，特别是深水形成地点的纬度转移，可能影响了深海氧气的输送。然而，研究结果显示，U1580岩芯中的遗迹化石多样性没有出现显著的下降，这可能意味着该区域的深海氧气供应并未受到严重影响。研究者提出，这可能与该区域的地理位置有关，其处于多个海洋系统的交汇处，可能通过多种水体路径获得了氧气供应，从而缓冲了PETM带来的极端环境条件。同时，甲烷水合物的释放被认为是PETM期间快速升温的主要原因之一，其氧化过程会消耗氧气并产生二氧化碳，进一步加剧了深海的缺氧状况。

研究结果揭示了PETM期间深海生物群落对环境变化的适应机制。尽管存在一定的环境压力，但深海生物群落并未完全消失，而是表现出了一定的适应能力。PETM之后，遗迹化石多样性增加，可能反映了生态位扩展、适应性行为变化以及有机物供应的持续。这些发现不仅有助于理解深海生态系统的稳定性，也为未来研究提供了新的视角，强调了遗迹化石在评估古环境变化中的重要性。通过比较不同岩芯之间的数据，研究团队进一步探讨了局部环境差异对生物群落的影响，揭示了深海生态系统对全球气候变化的复杂反应。这些发现对于理解深海生物群落的适应性和恢复能力具有重要意义，并为未来的海洋生态研究提供了宝贵的参考。