图3：中欧和西北欧放射性碳定年的草食动物的δ34S值，涵盖两个地区最常见的五种动物类群：欧洲赤鹿（Cervus elaphus）、披毛犀（Coelodonta antiquitatis）、马属（Equus sp.）、猛犸象（Mammuthus primigenius）和驯鹿（Rangifer tarandus）。
2025年8月1日 – 《自然地球科学》刊发的一项突破性研究揭示，过去5万年间，欧亚大陆动物骨骼中的硫同位素发生了显著变化。这一现象，被研究团队命名为“晚期全冰期硫同位素异常”（LPSE），与最后一次冰期期间冰冻土的扩展和解冻密切相关。这项发现不仅为追踪古代气候变化提供了新工具，还挑战了考古学和生态学中对同位素数据的传统解读方式。
由伦敦大学学院的Rhiannon E. Stevens领导的国际研究团队，分析了796个硫同位素（δ34S）测量数据和691个加速器质谱（AMS）放射性碳定年数据。样本来自欧亚大陆，包括英国、比利时和西伯利亚等地，涵盖猛犸象、驯鹿和马等多种物种。研究发现，硫同位素值在约3万至1.5万年前出现了高达35‰的剧烈变化，远超因饮食或地点差异导致的典型波动。
Stevens在研究中指出：“这一异常与最后一次冰期的高峰期重合，特别是在距今约2.65万至1.9万年的末次盛冰期（LGM）。”在此期间，连续冰冻土覆盖了北欧亚大陆，延伸至如今已无冰冻土的地区，如西北欧。随着气候波动，冰冻土的扩展与解冻深刻改变了土壤化学和水文条件。
传统上，动物组织中的硫同位素被用作饮食和迁移的示踪剂。海洋食物具有约20‰的高δ34S值，而陆地值较低且变化较大，受基岩、大气沉降和沿海喷雾影响。然而，LPSE无法用这些因素解释。团队的多变量分析排除了海平面变化、火山排放或地质差异等因素，指出冰冻土动态是最可能的驱动因素。
冰冻土如同冻结屏障，锁住沉积物并限制水流。解冻时，活动层加深，暴露的底层硫化物被氧化，释放出较轻的硫同位素进入土壤，植物吸收后传递至食物链。解冻还导致排水受阻，形成缺氧湿地，促进细菌硫酸盐还原，这一过程产生显著的同位素分馏，进一步降低δ34S值。研究人员指出：“在西部欧亚大陆等间歇性解冻的地区，较冷的温度但非永久零度以下的环境会放大这些机制。”
地理模式进一步证实了这一联系。LPSE仅出现在末次盛冰期有冰冻土但现已无冰冻土的地区，而在西伯利亚等持续冰冻或无冰冻土的南方地区未见此现象。时间数据与冰冻土时间线吻合：约3万年前冰冻土扩展时δ34S值骤降，约1.5万年前大范围解冻后回升，进入全新世。
这一发现影响深远。冰冻土储存大量有机碳，其解冻正加速全球变暖，释放温室气体。理解过去对气候变化的响应可为未来预测提供依据。研究指出：“动物骨胶原δ34S可作为冰冻土历史的高分辨率代理工具”，因骨骼保存短期信号且可直接定年。
然而，这一发现也为现有研究带来复杂性。考古学家常假设环境基线稳定，用硫同位素推断古人类饮食或迁移。LPSE表明水文变化，如湿地形成，可能干扰解读。Stevens团队警告：“这为古饮食和迁移研究增添了复杂性。”
研究呼吁扩展研究，包括北美样本，以全球尺度绘制LPSE图景。随着北极变暖加速，这些古老线索有助于揭示现代冰冻土的脆弱性。牛津大学的共同作者Thomas F. G. Higham强调：“通过探索硫循环的过去，我们获得了保护未来气候的工具。”
Cite this article
Stevens, R.E., Reade, H., Sayle, K.L. et al. Major excursions in sulfur isotopes linked to permafrost change in Eurasia during the last 50,000 years. Nat. Geosci. 18, 961–965 (2025). https://doi.org/10.1038/s41561-025-01760-x
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