《Grain & Oil Science and Technology》：Functional food polymers as nanocarriers: Advances in encapsulation and targeted delivery of nutraceuticals
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本文通过高分辨率多代理分析，探讨晚三叠世Carnian Pluvial Episode（CPE）期间CO?脉冲排放对气候与生态系统的影响，发现气候快速波动导致植被危机，但长期湿润环境未恢复。
格雷塔·阿尔韦拉（Greta Alverà）|雅科波·达尔·科尔索（Jacopo Dal Corso）|楚道良（Daoliang Chu）|朱塞佩·克鲁奇亚尼（Giuseppe Cruciani）|吉多·罗吉（Guido Roghi）|马塞洛·卡贾蒂（Marcello Caggiati）|宋海军（Haijun Song）|宋慧月（Huyue Song）|李天（Li Tian）|杜勇（Yong Du）|塔斯图莱克·哈塞尔贝克（Tastulek Haserbek）|皮耶罗·贾诺拉（Piero Gianolla）
意大利费拉拉大学物理与地球科学系
摘要
在卡尼安雨季事件（CPE；晚三叠世）期间，大量的二氧化碳（CO2）被排放到碳循环（C-cycle）的外源储库中，这很可能是由大型火成岩省（LIP）的火山活动引起的。这种排放导致了长期的气温升高，并扰乱了巨型季风环流。在许多地质记录中，可以观察到CPE期间整体上长期（超过100万年）向更湿润条件的转变，但最初快速的二氧化碳脉冲（<10万年）对生态系统的影响及其后续的气候变化模式仍不甚明了。本文通过对西特提斯海域一个海洋地层序列在CPE开始时的高分辨率多指标分析（包括孢粉学和矿物学-地球化学研究），发现这些热带地区在CPE开始时向大气-陆地-海洋系统释放的二氧化碳并未导致湿度的突然增加，而是引发了一系列相对快速（可能小于50千年）的气候波动。短暂干旱期与高湿度期交替出现，这影响了陆地硅酸盐的风化强度以及沉积物向海洋盆地的输送方式。突然的气候波动导致了陆地植物组成的变化，并显著减少了该流域内植物物种的丰富度。值得注意的是，在这一阶段出现了具有现代特征的植物类型。CPE最初的碳循环扰动之后，西特提斯地区的环境持续保持湿润状态，但植物物种的丰富度并未恢复，这表明植被经历了一场长期的危机。
引言
在晚三叠世的卡尼安时期（Carnian），发生了120万至250万年的多次碳循环扰动，导致了广泛的环境变化和生物群落的更替（Simms和Ruffell，1989年；Dal Corso等人，2020年）。这一时期被称为卡尼安雨季事件（CPE），其开始标志是一个明显的负碳同位素异常（NCIE1），这一现象在全球范围内的陆地和海洋生物标志物、有机物质总量以及海洋碳酸盐中都有记录，具体发生在Julian 1-2界线处，即Trachyceras aonoides – Austrotrachyceras austriacum菊石带（例如，Dal Corso等人，2012年；Dal Corso等人，2015年；Sun等人，2016年；图1A）。NCIE1之后，CPE期间还记录了多次负碳同位素异常（图1A；Sun等人，2016年；Miller等人，2017年；Dal Corso等人，2018年）。这些负碳同位素异常表明有反复的轻质碳注入海洋-大气系统，从而导致大气中二氧化碳分压（pCO2）的短暂升高（Dal Corso等人，2022年）。来自锥形牙石的氧同位素记录显示，从NCIE1开始，海水温度升高了4°–7°C（Hornung等人，2007年；Trotter等人，2015年；Sun等人，2016年）。
CPE很可能是由Wrangellia大型火成岩省（W-LIP）的形成及其相关的火山气体排放引起的（Furin等人，2006年；Dal Corso等人，2012年；Lu等人，2021年；Mazaheri-Johari等人，2021年；Jin等人，2023年；Haserbek等人，2025年）。更多的火山二氧化碳进入大气-陆地-海洋系统会导致全球气温上升，进而加剧水循环并增加大陆径流。CPE期间确实发现了典型的热带湿润气候下的湿生孢子形态组合和古土壤（Roghi，2004年；Roghi等人，2010年；Baranyi等人，2019a），并且许多海洋沉积记录中也显示了更高的硅质沉积物输入和沉积速率（Dal Corso等人，2024年）。晚三叠世早期较低的大气二氧化碳分压和温度，加上盘古大陆的聚合，可能放大了温室气体排放对大陆径流的影响（Dal Corso等人，2022年）。
从CPE开始，陆地上的化学风化作用增强，陆地物质向盆地的输送量也有所增加（Rostási等人，2011年；Nakada等人，2014年；Dal Corso等人，2015年；Barrenechea等人，2018年；Baranyi等人，2019a；Mancuso等人，2020年；Zhang等人，2021年；Pecorari等人，2023年）。然而，最初的碳循环扰动（NCIE1）与水循环变化之间的时间关系、气候变化的模式以及生态系统的响应机制尚未完全明了。本文通过对意大利南部阿尔卑斯山脉多洛米蒂斯地区CPE时期的参考地层序列进行高分辨率的地球化学、矿物学和孢粉学分析，揭示了在西特提斯西部，在NCIE1期间，短暂的干旱期先于更持久的湿润期，并与陆地上的重大植物危机有关。
地质背景
晚三叠世期间，意大利南部阿尔卑斯山脉的多洛米蒂斯地区位于西特提斯海域，纬度约为15–18°（图1B；Bernardi等人，2018年）。该地区的古地理特征包括孤立或相连的高海拔碳酸盐平台，以Cassian Dolomite为代表，周围是深邃的盆地，在这里发生了碳酸盐-硅质沉积物的混合沉积，形成了San Cassiano地层（Fürsich和Wendt，1977年；Gianolla等人，1998a；Keim等人，2006年；
材料与方法
采样主要针对细粒岩石（页岩和泥岩），采用高分辨率方法，每约50厘米取一个样本。共分析了110个样本的δ13CTOC、总有机碳（TOC）、矿物组成和地球化学成分。此外，选择了27个样本进行定向装片分析以准确鉴定粘土矿物，并对分布在地层中的14个样本进行了孢粉学分析。
δ13CTOC和TOC
Misurina地层的δ13CTOC值范围为-24.4‰至-21.5‰（图3A和补充材料2）。Misurina的高分辨率记录显示，NCIE1由两个阶段组成，分别命名为NCIE1α和NCIE1β（图3A）。第一个负δ13CTOC变化（N1α；4–11.9米）约为1.6‰，随后是一个正δ13CTOC反弹（P1α；12.5–15.5米）。第二个负δ13CTOC变化（N1β）发生在16.0米至24.2米之间，之后再次出现一个正δ13CTOC反弹（P1β）。
CPE期间NCIE1的二氧化碳脉冲释放
我们的高分辨率δ13CTOC记录显示，在CPE事件1期间发生了两次主要的变化，分别命名为NCIE1α和β（图3A）。排除了成岩作用和有机物来源变化等局部因素对δ13CTOC的显著影响。实验室实验表明，热成熟度对δ13CTOC的影响可以忽略不计（Galimov，2006年），只有在晚期成岩和变质阶段才会观察到显著的变化（通常为1–3‰的13C富集）（Simoneit等人，2004年）。
结论
我们的研究表明，在CPE事件1期间，两次快速的（<50千年）二氧化碳注入碳循环的外源储库中，扰乱了西特提斯地区的晚三叠世巨型季风环流。这种扰动导致了相对快速（<50千年）的气候波动，引发了陆地植被的严重危机。在整体向更湿润条件过渡的背景下，脉冲式的二氧化碳排放加剧并调节了气候的季节性变化。
CRediT作者贡献声明
格雷塔·阿尔韦拉（Greta Alverà）：撰写原始草稿、数据可视化、方法设计、研究实施和概念构建。雅科波·达尔·科尔索（Jacopo Dal Corso）：撰写原始草稿、数据可视化、研究监督、资金获取和概念构建。楚道良（Daoliang Chu）：撰写和编辑、研究监督、资金获取。朱塞佩·克鲁奇亚尼（Giuseppe Cruciani）：撰写和编辑、研究监督、资金获取。吉多·罗吉（Guido Roghi）：撰写和编辑、研究实施。马塞洛·卡贾蒂（Marcello Caggiati）：撰写和编辑
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们感谢费拉拉大学的Renzo Tassinari在XRF和ICP-MS分析方面的帮助，以及克罗地亚地质调查局地质学系的Viktória Baranyi在孢粉学样本制备方面的协助。本研究得到了中国国家自然科学基金（资助编号：42172031、42472021、42325202，分别授予JDC、DC和HJS）、意大利大学与研究部（PRIN 2022 “2022A5XC3W”项目授予PG）、欧盟NextGenEU - M4C2计划（Inv.1.1 - CUP: F53D23002150006 PNRR项目授予PG和GA）的资助。
