原始光合作用对地球早期气候系统的影响
地球与行星天体物理
2019-08-07 v1
摘要
不同形式光合生物的演化深刻改变了生物圈的活动水平，并随时间根本性地重塑了地球海洋与大气的组成。然而，原始光合生物圈对地球早期大气化学与气候的机理性影响仍知之甚少。本文中，我们使用全球氧化还原平衡模型探究不同形式原始光合作用的生物地球化学与气候效应。我们发现，基于 H2 和基于 Fe 的不产氧光合自养生物（即进行不产生氧气的光合作用的生物）构成的混合生态系统，会引发地球甲烷（CH4）循环的强烈非线性放大，因此在产氧光合作用出现之前，该混合生态系统应是地球早期气候系统的关键组分。使用蒙特卡洛方法，我们发现混合光合生物圈拓宽了允许温暖气候态的地球化学条件范围，远超这两种代谢过程单独作用的情形。我们的结果表明，地球早期气候受一组新颖且鲜被探究的调节性反馈控制，这些反馈将无氧生物圈与耦合的 H、C 和 Fe 循环相联系。我们建议，在评估具有还原性大气的类地行星维持宜居性的潜力时，应考虑类似过程。
引用
@article{arxiv.1907.12995,
title = {Effects of primitive photosynthesis on Earth's early climate system},
author = {Kazumi Ozaki and Eiichi Tajika and Peng K. Hong and Yusuke Nakagawa and Christopher T. Reinhard},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.12995},
year = {2019}
}
备注
Accepted to Nature Geoscience; Final article and Supplementary Information available at https://www.nature.com/articles/s41561-017-0031-2