1．科学家揭开地球早期大气氧气起源之谜
相关论文发表于《自然》
据英国《独立报》报道，引起大气中氧含量增加的“大氧化事件”是地球大气层发生的最重大的一次改变，它使我们现在能够呼吸到赋予生命的氧气。现在加拿大科学家揭开了早期大气里的氧气为什么会突然增多之谜。
如果没有氧气，地球上就不会有我们现在已知的生命存在。它所提供的超级动力空气，促使地球上的生物多样性迅速增加，使大到恐龙和小到最小的虾等体积各异的动物出现。空气中大约21%都是氧气。氧气是活有机体通过有氧呼吸，把食物转变成能量的最佳方式。然而，大气并非一直都含有丰富的氧气，而且好多代科学家一直都无法解释氧气产生的原因。
最近加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学的库尔特·康豪瑟尔领导的一个科研组通过研究，指出在 27亿年前地球上出现单细胞生物的时候，早期大气里的氧气为什么会突然增多。他们认为那时“大氧化事件”已经开始，破坏氧气的微生物统统死光，这为产生氧气的微生物生存提供更大优势。被称作镍的一种微量金属数量下降，导致“大氧化事件”发生，这促使地球上的氧气迅速增多，生命慢慢形成。
镍在大气氧气积聚过程中所起的重要作用是个新发现。如果康豪瑟尔教授和他的同事的结论是正确的，那么这项发现不仅能解释生命出现爆发式进化的原因，而且还能解释为什么地球是圆的，因为氧气的腐蚀作用对侵蚀岩石，形成河流和雕刻海岸线至关重要。华盛顿卡内基研究所的多米尼克·帕皮诺说：“‘大氧化事件’彻底改变了地表环境，最终使高级生命诞生。这是地球生命进化的一个重要转折点，我们正在了解这种事情是如何发生的。”
氧是一种活性很强的分子，如果不是一直有氧生成，它很快就会从地球上消失。现在主要依靠植物进行光合作用，氧气才能在大气中不断积聚。光合作用把阳光转变成化学能和氧气。据悉，在25亿年前出现“大氧化事件”时，第一种光合微生物“蓝绿”藻或者称蓝细菌(Cyanobacteria) 大约已经进化了3亿年。但是它们生成的氧气很快就被数量更多的产甲烷细菌生成的甲烷破坏掉了。产甲烷细菌不需要氧气，它们可通过无氧呼吸继续生存下去。
产生甲烷细菌现在仍生活在多水、缺氧的沼泽和湿地等环境中，镍是确保它们继续生存下去的重要元素。如果缺少镍，对这些产甲烷细菌至关重要的酶就会遭到致命破坏。这些科学家发现，通过分析水成岩，可以检测到38亿年前早期地球上的海洋里的镍含量。他们发现，27亿年前到25亿年前，即“大氧化事件”开始的时候，镍的数量出现急剧下降。帕皮诺说：“两个时间段非常吻合。镍的下降为‘大氧化事件’ 打好了坚实基础。通过我们对产甲烷生物的了解可知，镍含量下降有效降低了甲烷生成。以前没有人考虑过地球上的氧气增多与镍之间的联系。但是我们的研究说明，这个联系可能对地球环境和生命史产生了巨大影响。”
康豪瑟尔表示，这项发表在4月9日《自然》杂志上的研究支持了以下观点：产甲烷细菌在数亿年间，一直阻止氧气在早期地球大气里积聚。科学家认为，这个时期地壳降温导致镍水平下降，地壳降温意味着有更少镍通过火山爆发的形式进入海洋。康豪瑟尔说：“我们对层状铁矿地层里的岩石所含的镍进行研究，发现在大约25亿年前，这种物质的量仅为以前的一半。不过我们要解决的问题是，镍水平降低会让产甲烷细菌出现什么反应。我们认为这些微生物都死光了。”虽然“大氧化事件”没像现在这样，使氧气水平突然上升，但是它确实使地球大气里的氧气显著增加，而且这种趋势一直在持续，从没被逆转过。
http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/4/218208.html
2．全球稻田甲烷排放估算研究成果
近期，国际著名科技杂志《自然》（Nature）在其‘研究亮点’栏目以Methane map为题报道了中国科学院南京土壤研究所颜晓元研究员等关于全球稻田甲烷排放估算方面的研究成果。上述研究工作全文发表在最新一期的《全球生物地球化学循环》（GLOBAL BIOGEOCHEMICAL CYCLES）上。
甲烷是重要的温室气体，稻田曾经被认为是大气中甲烷最大的人为源。颜晓元研究员长期从事稻田甲烷排放方面的研究工作，其制定的估算稻田甲烷排放量的方法被政府间气候变化委员会(IPCC)的《国家温室气体排放清单指南》采用为缺省方法。最近颜晓元研究员等根据长期的研究积累，估算了全球稻田甲烷排放量及其分布，结果显示2000年全球稻田甲烷排放总量为25.6 百万公吨，远低于当前大气化学模型中普遍采用的估计值（80百万公吨）。他们的研究还发现甲烷排放与田间管理措施密切相关，如果对那些持续淹水的稻田在水稻生长季进行一次以上的落干，全球尺度上每年可减少4.1百万公吨的甲烷排放量.研究结果同时显示，这一措施虽然会导致另一温室气体氧化亚氮排放量的增加，但其增加所导致的全球增温潜能的增加量远小于甲烷排放减少所导致全球增温潜能的减少量。
（来源：中国科学院南京土壤研究所）
（《全球生物地球化学循环》（GLOBAL BIOGEOCHEMICAL CYCLES），doi:10.1029/2008GB003299. ，Xiaoyuan Yan，Hajime Akimoto）
http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009491335341595764.html
3．汶川地震泥流释放温室气体
位于发生在2008年5月汶川地震震中附近的泥石流。照片来源：Yaoping Yin
2008年5月12日中国汶川发生的地震被美国地质调查局定为迄今有记录的第11大最致命的地震，一项新的研究显示，在地震之后出现的泥石流可能导致在未来的几十年中释放相当于目前全球燃烧化石燃料产生的年度碳排放的2%的二氧化碳。
泥流吞噬了植物和表层土，耗尽了植物重新生长所需的营养，而且掩埋了大片的植被。被掩埋的植物物质腐烂并把二氧化碳和其他气体释放到了大气中。
德克萨斯大学奥斯汀分校的 Diandong Ren及其同事利用计算机模型预测了这些泥流的生态影响，他们报告说预计汶川地震之后因为这些泥流而释放的二氧化碳类似于飓风卡特琳娜破坏植物所导致的。
Ren说，此外，植被的破坏将导致地震破坏地区生态系统损失两倍于加利福尼亚州2007年10月的森林火灾损失的氮。而且，随着中国地震掩埋的生物质腐烂，14%的氮将以一氧化二氮的形式涌入大气，这是一种通常由农业、机动车和其他来源释放的污染物。
作者在2009年3月4日由美国地球物理联合会出版的《地球物理研究快报》（Geoophysical Research Letters）杂志上发表这些发现。
Ren说，尽管中国地震破坏的地貌可能重新变绿，这种恢复是表面上的。“从表面上看，由于草很快恢复生长，这个地区将在几年内变绿，但是土壤营养恢复非常缓慢，而且其他种类的植物将不会生长，”他说。
7.9级的汶川地震发生之后在四川盆地出现了许多次余震，由于其地质特征，这个由陡峭山坡的高山环绕着深深的峡谷的地区向来容易发生地滑。5月也是四川的雨季，而震后数天的余震和大型降雨事件结合在一起导致了严重的泥流。大型泥流导致了数千人死亡，摧毁了道路并阻断了河流和救援，粉碎了水利和发电站等设施。为了预测这些泥流的生态影响，Ren和他的合作者应用了一个全面的计算机地滑模型，它包括了几个物理参数，诸如土壤力学、根系固土力（根系抓住泥土，这能减轻侵蚀）以及降雨量。
Ren的模型还表明地震之后原发的泥流带走了大片富含营养的表层土，在地上留下了需要数年才能恢复的深深的伤痕，阻止了植被再次生长。
这组科学家在他们的论文中写道，尽管预测发生泥流的位置和时机的能力对于减轻其影响至关重要，目前的泥流模型还不够准确。
“此前的方法主要是基于统计方法和经验手段，它们无法预测在哪里将发生泥流，”Ren 说。他说他的模型可以用于预测在什么条件下特定的地点将发生地滑。他指出这可能对于南加利福尼亚等地区特别有用——全球变暖的预测提出这种事件在这里发生的频率将会增加。 （来源：EurekAlert! 中文版）
（《地球物理研究快报》（Geoophysical Research Letters），doi:10.1029/2008GL036702，Diandong Ren，Jiahu Wang）