谢树成等：如何打通时间隧道实现古今全球变化的对比｜科学通报

板块构造理论、生物演化理论等新理论的出现极大地推动了地球科学的转型发展。当前地球系统科学的快速发展给中国科学家提供了难得的机遇，一大核心在于我们能否解决地球系统的跨越圈层整合、贯穿古今融合这些根本性难题。谢树成等人提出地质事件的变化速率（变率）是打通时间隧道进行古今融合的一大关键抓手。

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当今地球系统变化极快，碳变率或成生物危机推手

当今地球系统变化的一个很重要特征是速度非常快，也就是事件的变率大。一场因CO2等环境变化所引发的生物危机正向人类走来，而促发这场危机的关键是环境变率。但由于已有观测数据资料的时间序列很短，人们很难预测碳变率引发的地球系统这些快速变化到底是一个长期趋势还是短期的扰动，也不清楚碳变率不断升高最终会对生物多样性造成怎样的影响。要回答当今与碳变率有关的这些挑战性难题，必须回到深时记录里寻找答案，因为深时记录保存了各种变率场景下碳和生物的关系。然而，过去人们对深时碳和生物事件的研究更多的是变幅，而不是变率。

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突破深时变率研究，需跨学科技术融合攻坚

要突破碳和生物事件的深时变率，需要多方面技术的融合创新（图1）。

首先需要利用多学科交叉技术攻克深时的高精度和高分辨率的地质时间框架，因为近代生物多样性、全球环境变化的分辨率一般在千年级水平以上，而深时研究的时间精度通常在百万年级以下。

其次，要定量评估深时环境变率与生物多样性演化速率之间是否存在因果关系，建立可靠的环境代用指标、构建适合深时研究的数值模型是关键。

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聚焦两大关键转折期：同样的变暖，为何结局截然不同？

解决碳和生物的深时变率需要聚焦在、古生代和中生代之交这些关键转折期（图2）。这两大时期同样都经历了变暖过程，但却出现了截然不同的生物演化现象：一个以大灭绝为特征，一个以大爆发为特征。生物的一个很重要特征是具有很好的环境适应能力和生态缓冲能力。只有当环境的变率超过生态系统承受的临界点时，才会导致生物危机，也就是说事件的变率是理解生物与环境之间因果关系的一大关键所在，因而需要实现深时事件研究在变幅和变率上的双突破。

2 突破深时变率的关键地质时期。温度和生物曲线分别据Scotese et al. (2021)和Sepkoski (2002)

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迈向双突破：深时研究正迎来从“变幅”到“变率”的新范式

从幅度到速率，从现象到机制——解开碳变率与生物演化的深时谜题，不仅有助于预测未来，更可能推动地球系统科学形成新的认知范式。中国科学家能否在这一跨越亿年的“速率竞赛”中取得关键突破？我们拭目以待。原文信息