在动画片“冰河世纪”中，我们观看了全球冰川期间一群杂色动物的有趣冒险。 实际上，情况要严峻得多，生物体尽了最大的努力来延长其生存时间。 如果我们回想起低温，这是地球历史上最严峻的冰河时代，那么就会出现一个明显的问题-生物如何生存？ 麦吉尔大学（加拿大蒙特利尔）的一组科学家决定将有关低温的所有可用信息汇总在一起，发现真核生物通过“氧气绿洲”得以幸存。 哪些物理化学过程有助于地球生命的延续，融化的冰川水在其中发挥了什么作用？ 这不仅是我们从研究小组的报告中学到的。 走吧
学习基础
要确定某个时间段的低温，必须拆卸年代学嵌套的洋娃娃：前寒武纪-元古代-新元古代-低温。 它始于约7.2亿年前，直到6.35亿年前，即 持续了8500万年。
冰河时代是一个统称，因为在地球的历史上，有几个发生在不同的时代：新生代（20-30百万年前）； 古生代（380-2.4亿年前）； 新元古代（900-5.9亿年前）; 古元古代（2.5-22亿年前）。
低温是新元古代的第二个时期（在有古铜之前，在此之后是埃德卡里亚），不能称为最长或最冷的冰期。 这就是休伦河冰川化，在古元古代时期持续了大约3亿年。 但是，低温通常被称为最严重的冰期。 这是由于以下事实：在此期间，几乎地球的整个表面都被冰和雪覆盖，由此产生了“
雪球地球 ”理论，从而解释了这一现象。
低温成因法是最近才得到官方承认的，1990年，它被国际地层委员会批准，该委员会在全球范围内处理
地层* ，地质和年代学问题。
地层学*是地质学的一个分支，旨在确定分层沉积和火山岩的地质年龄。
化石变形虫（
Arcellinida ），据信在此期间已发展，从低温到今天一直幸存下来。 同样，最古老的海绵化石可以追溯到低温时期。 尽管当时的气候严峻，但还是出现了红藻，绿藻，Stramenopili，纤毛虫，鞭毛藻和壳变形虫。 并且在冷冻结束时，形成了异养浮游生物，以单细胞藻类和原核生物为食。
值得一提的是，温度不如实际结冰对低温发生期间的生命产生负面影响。 由于缺少氧气，被冰覆盖的海洋变得不适合生活。 但是，既然我们在这里，就意味着某种东西可以帮助真核生物克服冰河时代的所有困难，并继续发展并在地球上蔓延。 在我们今天正在考虑的研究中，科学家认为，真核生物是由融化的冰川水在海洋中形成的“氧气绿洲”所帮助。 他们对地质数据进行了分析，得出的结论是该理论是绝对正确的。
科学家注意到，在整个星球上发现的许多低温阶段中，都发现了铁沉积物（由
铁形成引起的 IF）。
演替* -土壤或沉积岩层（层或地层）的时间顺序。 动物群继承定律指出，尼安德特人的遗骸与巨型龙的遗骸无法在同一土壤层中找到，因为这两个物种生活在不同的地质时期，相隔数百万年。
这些发现是有关冰川时期海洋过程的重要地球化学数据。 为了大致了解极端冰川期间海洋中的氧化还原过程，科学家从与三个现代大陆（纳米比亚，澳大利亚和美国）相对应的三个古大陆（古代大洲）的含IF的9个演替中收集了数据。
图片编号1：选择进行研究的位置及其沉积学（沉积岩研究及其形成过程）。所有研究过的9个含IF的演替都证明了在冰冷的海洋环境中沉积的沉积学证据，包括与海洋冰雪覆盖的沉积物和含
冰 影碎片
*的铁矾土的地层关系。
Diamiktit * -包含不同大小的岩石碎片的沉积岩。
冰川孵化* -岩石表面上的一系列平行划痕，是通过与冰川下表面中的沙子或砾石接触而形成的。 冰影孵化用于确定冰川形成过程中的冰川运动。
样品中发现的沉积物可以根据其形成机理和形成区域分为几类。
冰川接触区是距基线约2公里以内的狭窄空间，由于
基础冰的融化和冰架上的沉淀，这里有大量粗大的块状铁矾土。
基础冰* -冰川底部的冰。
冰川远端带（距基线10公里以上）的主要特征是细颗粒状的分层沉积物，这些沉积物是通过融化水流和
浊积体沉积物
*悬浮的沉积物沉淀而获得的。
浊石* -由于浊流携带的物质而在深水中形成的一组沉积岩。
冰川近区在接触（岩石与冰接触的地方）和远端之间。 也有铁锈病，但数量少于与冰接触的培养基。
所研究地层的沉积区随区域和地层的不同而不同;因此，根据特定
岩性*组的主要外部特征，将每个含IF的样品分配为冰川化的海洋环境（接触介质，近冰或远冰）。
岩性* -研究沉积岩的组成，结构，成因和变化。
纳米比亚的样品以大量含有大量多面和阴影线碎片的铁矾土为主。 在某些地方，发现在冰接触介质中冰下变形的证据。 与这些铁矾土混合的含IF样品（
1C ）确实富含铁（Fe）。 但是，其中一些含铁矿的数量较少，但海底沉积物较多，这表明从冰川接触到冰川远端区域的沉积条件范围很大。
来自南澳大利亚（
1D ）的样品的特征是存在带有超大碎屑，
粉砂岩*和含
滴石*的 页岩*的
铁矾土 。
粉砂岩*是一种固态沉积岩，是在岩石化过程中（由松散的沉积物转化为硬岩）由松散的细碎屑沉积岩（即粉砂岩）形成的。
板岩*是具有不同矿物组成的分层结构的岩石。
滴石* -一块因融化的浮冰而掉落的岩石（滴落和石头 -石头）。
来自加利福尼亚州（美国）的样品主要由浊石砂岩和粉砂岩以及小的铁矾土组成。 美国样品中含IF的岩石非常薄（小于5 m），并与粉砂岩，砂岩和质量流沉积物混合，表明是冰河远缘起源。 但是，与块状铁矾土相关的稀有含IF沉积物与冰川远端带有关（
1E ）。
从以上观察可知，所有样品中都含有一种或多种含IF的沉积物。
图2：铁沉积物（IF）的氧化还原图。为了形成冰川期氧化还原过程的一般情况，通过岩相扫描收集了铁矿床的元素和同位素地球化学数据。
铁矿床（IF）是细颗粒的赤铁矿（Fe2O3），其中含有硅质水泥和碎屑形式的杂质。 这些沉淀物的沉淀是由于海水中溶解的铁的氧化而发生的。
中频的地球化学数据显示出清晰的序列，这可以通过相对接近冰和岩石的接触线来解释，这可能表明存在一定梯度的氧化还原反应（OVR）。
因此，与冰接触的中频中铁含量最高（
2A ）。 尽管碎屑在冰和岩石接触区的沉积速率很高，但沉积物中铁的存在表明了在这些条件下铁的快速氧化过程。
像铁一样，锰（Mn）是一种OVR敏感金属，可在无氧条件下溶解，在O
2的存在下形成氧化物。 在海水中存在亚铁时，锰氧化物会迅速发生还原性溶解。 因此，富含氧化锰可能与氧化水流有关。
海水中OVR的变异性还通过中频中存在的稀土元素（例如铈（Ce））的地球化学来证实。 与氧气不敏感的OVR稀土相比，由于氧气的净化，
铈在氧气条件下的海水中被消耗掉，这导致氧气海水中的
铈异常* （Ce
n / Ce
n * <1）。
铈异常*是地球化学中的一种现象，与其他稀土元素相比，岩石中铈（Ce）的浓度降低或升高。
该观察结果还证实了在结冰区附近存在富氧海水。
来自研究铁矿床的铁的同位素组成为低温期海洋环境中SIR的动力学提供了另一种思路。 IF的同位素（
2D ）范围很广，δ56 Fe值极低（最高-1.8‰），异常值很高（最高2.7‰）。 仅在冰-岩石接触区的样品中发现了令人印象深刻的δ56 Fe负值（δ56 Fe的平均值= -0.57‰； n = 14）。 所有其他样品的δ56 Fe值为正值：δ56 Fe的平均值= 1.1‰，n = 21（冰川近端带）； δ56 Fe的平均值为1.5。 n = 46（冰川远端带）。 这表明当与冰和岩石的接触区域分开时，该值增加。
总结以上结果（金属的氧化还原富集，Ce异常和Fe同位素），可以看到在冰盖附近增加海水的氧合（氧富集）的趋势。 因此，O
2的来源是冰原本身，它是由雪压实形成的。 作为该过程的结果，气泡被“捕获”在冰中。
融化的冰川水可以通过地热流，压力和摩擦加热从冰川的上层，冰川的底部和冰架的底部形成。 结果，我们得到了富氧的融水，为冰川环境提供了环境。
图3：在冰川下将富氧基础水浸入无氧环境的方案。富氧熔体水与基础水的混合完全说明了与铁矿床（IF）相关的地球化学过程及其位置。 因此，铁矿床是冰下“氧绿洲”理论的直接证据。
确实，尽管气候条件极其恶劣，地球上的生命不仅不复存在，而且还在继续发展。 对来自低温的化石的分析表明，在此期间，形成了许多真核生物，包括
古生细菌 ，
厌氧菌和
变形虫 。
这些真核生物中有许多是需氧菌，因为通过融化水对冰下环境的氧化是维持生命的极为重要的基础。 现代对南极冰冷郊区的观察表明，氧气绿洲可以延伸很多公里。 因此，与其他含氧理论中提到的冰川裂缝相比，这样的栖息地不仅面积更大，而且更加稳定。
考虑到O
2的可用性对复杂的多细胞生活的发展至关重要，因此可以认为氧酶是早期动物的重要
避难所 。
避难所*是一个生物物种或一组物种幸存下来或正处于不利的地质时期的栖息地。 据信在避难所中，该物种可以被保存，甚至可以从中传播。
分子钟的现代研究
*显示，动物的多细胞特性甚至在低温发生之前就已经形成。
分子钟* -一种用于对系统发生（物种之间的进化关系）事件进行测年的方法，其基于以下假设：生物分子中单体的进化上显着变化以几乎恒定的速率发生。
考虑到海绵被认为是动物的基础宝贝，最早的动物可能是底栖动物（底部）。 基于此，科学家们认为，冰川下海洋环境的充氧作用是底栖大型动物群发展和传播的重要过程。 此外，融化的淡水的供应也可以帮助降低盐度，这对于早期海绵很重要。 现代海绵的栖息地非常广泛和多样，但是其祖先的生物学特性仍然是个谜。 因此，很难说它们是否可以生活在由于海面结冰而形成的超盐环境中。
要更详尽地了解这项研究的细微差别，建议您研究一下
科学家的
报告 。
结语
对于地球上的生物物种而言，低温绝非最容易的时期。 然而，生活找到了摆脱这种状况的出路-融化充满氧气的淡水，并与海洋混合，形成了可以生存甚至发展的栖息地。
为了揭示真核生物在最严峻的冰河时代生存的秘密，铁矿床提供了帮助，就像遥远的过去的照片一样，铁矿床包含了数百万年前发生的过程的宝贵地球化学信息。
根据研究人员自己的观点，他们的工作不仅揭示了低温中生物生存的奥秘，而且还解释了地质样品中铁沉积物的再次出现，而在此之前约10亿年一直没有这种沉积物。
当然，氧气对于生存至关重要，但是除此之外，还需要食物。 科学家打算继续他们的研究，以发现真核生物在低温过程中会吃什么。
谢谢大家的关注，保持好奇心，祝您工作愉快。 :)
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