数百万年前在南极洲消失的古老鲨鱼牙齿记录了地球的气候历史

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数千万年前，沙虎鲨在南极半岛附近的海域捕食，在繁荣的海洋生态系统在下面的海底。

如今，它们仅剩下尖锐的，但那些牙齿却讲述了一个故事。

他们正在帮助解开地球为何在大约 5000 万年前开始形成的谜团摆脱“温室”气候比今天温暖，趋向于较凉爽的“冰室”状态。

关于这次气候变化的许多理论都集中在南极洲。有地质证据表明，德雷克海峡是南美洲和南极半岛之间的通道，以及澳大利亚和东南极洲之间的塔斯曼通道在此期间不断拓宽和加深随着地球板块移动更宽、更深的通道是各大洋水汇聚和形成南极环流的必要条件。如今，这股环流环绕着南极洲，将位于南大洋，使南极洲保持寒冷和冰冻。

现已灭绝的沙虎鲨物种 Striatolamia macrota 曾经是南极半岛周围海域的常客，并留下了保存完好的关于现在西摩岛靠近半岛顶端。

通过研究这些鲨鱼牙齿中保存的化学成分，我和我的同事找到德雷克海峡开启时间的证据这使得太平洋和大西洋的海水混合在一起，以及当时海水的感觉。鲨鱼牙齿中记录的温度是南极海域最高的温度之一，并验证了大气中二氧化碳浓度较高的气候模拟。

锋利的牙齿捕获氧气

沙虎鲨鲨鱼的下颚上长有锋利的牙齿，可用来抓住猎物。一条鲨鱼有数百颗牙齿，排成多排。在它的一生中，随着新牙齿的长出，它会掉落数千颗牙齿。

重要的环境信息被编码在每颗牙齿的化学成分中，并保存了数百万年。

例如，鲨鱼牙齿的外层由一种类釉质羟基磷灰石组成，类似于人类牙齿中的釉质。它含有来自鲨鱼生活水域的氧原子。通过分析氧气，我们可以确定鲨鱼生活期间周围水域的温度和盐度。

来自西摩岛的牙齿表明，南极水域（至少是鲨鱼生活的地方）的温度比科学家估计的要高。

另一个线索源自钕元素，在早期化石形成过程中，它会吸附并取代牙齿外釉质中的其他元素。每个海洋盆地的两种不同钕同位素的比例都不同，这取决于其岩石的年龄。通过观察鲨鱼牙齿中的比例，我们可以探测到鲨鱼死亡的水源。

如果条件稳定，钕的成分就不会改变。但是，如果化石牙齿中的钕成分随着时间的推移而发生变化，则表明海洋学发生了变化。

大鲨鱼，温暖的海水

我们研究了西摩岛的 400 颗牙齿，这些牙齿来自不同年龄段的鲨鱼，从幼年到成年，个体生活在4500万至3700万年前。牙齿大小和化学成分的结合为过去提供了一些令人惊讶的线索。

其中一些牙齿非常大，这表明这些古老的南极沙虎鲨比今天的沙虎鲨（Carcharias taurus）更大，后者可以长到大约 10 英尺长。

此外，鲨鱼生活的水温比之前对南极蛤壳的研究表明。这种差异可能存在于靠近海面的水域和深海的海底，或者我们发现的鲨鱼牙齿可能在南美洲度过了部分生命。今天的追踪温暖的水域。它们在马萨诸塞州沿海和特拉华州之间度过夏季和初秋，但当水温降低时，它们会迁徙到北卡罗来纳州沿海和佛罗里达州。由于它们的牙齿不断形成并向前移动，就像传送带一样，所以颌骨内的一些牙齿代表着与鲨鱼生活的地方不同的栖息地。古代沙虎鲨也可能迁徙，当南极水域变冷时，它们向北前往低纬度的温暖水域。

这些牙齿表明，当时鲨鱼的水温与现代沙虎鲨生活的水温相似。二氧化碳浓度也比现在高出三到六倍，因此科学家预计这些地区的温度会升高。

最后，沙虎化石中的钕提供了水流过德雷克海峡的最早化学证据，与地质构造证据相吻合。德雷克海峡打开的时间很早，但冷却效应却延迟，这表明地球系统之间存在影响气候变化的复杂相互作用。

那么他们的北方表亲又怎么样呢？

始新世时期，沙虎鲨在世界各地都有发现，这表明它们在各种各样的环境中生存过。例如，在北冰洋，它们生活在咸水中 比公海咸度低5300 万至 3800 万年前，比南极洲附近的南部表亲小得多。

虎鲨栖息地的盐度和鲨鱼体型的差异也显现出来在墨西哥湾在此期间。这种环境耐受范围对于现代沙虎鲨的生存来说是一个好兆头，因为地球再次变暖。不幸的是，如今变暖的速度更快，可能超出了 鲨鱼的适应能力。

本文转载自对话根据 Creative Commons 许可。阅读来源文章。

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