寒武纪大爆发是地球生命演化史上最绚烂的篇章之一，在非常短的地质时限内（~40 Ma）见证了绝大多数动物门类的出现和以后生动物为主导的现代型海洋生态系统的形成。合适的营养基础是生命繁盛的必要条件，因此寒武纪大爆发时期磷、氮（N）等主要营养元素的循环特征及其与生命演化之间的关系长期以来备受关注。近十年来，寒武纪大爆发时期海洋N循环的研究进展迅速，产生了很多重要的研究成果，但也留下许多争议。特别是关于寒武纪大爆发极盛时期（寒武纪第三期）海洋N循环的研究，有学者认为海洋整体的N循环模式与现代相似，深部上涌硝酸根（NO₃⁻）为主要N源^[1]；有学者则认为海水氧化还原分层普遍，固氮作用和铵根离子同化作用占据主导，NO₃⁻仅在局部富集^{[2, 3]}。
针对以上分歧，我们选取了寒武纪大爆发极盛时期最具代表性的两个生物群——澄江生物群和清江生物群为研究对象，对其N同位素分布特征进行了综合对比分析，旨在更直接地揭示两个生态系统繁盛的N循环基础。研究结果^{[4, 5]}表明，两个区域自第三阶底部向上，沉积环境都经历了由硫化向次氧化/氧化逐渐转变的过程。澄江生物群和清江生物群发育层段N同位素（δ¹⁵N）的主要分布区间分别为+1‰ ~+2‰和−2‰ ~+1‰，均和固氮作用产生的δ¹⁵N区间（−2‰ ~+2‰）重合。综合以上认识，我们认为澄江生物群和清江生物群δ¹⁵N特征最合理的解释是反映了氧化为主的水体中由固氮作用主导的N循环。这意味着两个生态系统中外源NO₃⁻的输入可能都十分有限，固氮作用提供了主要N源，生态系统内真核生物繁盛所需的NO₃⁻可能主要通过有机质矿化作用、硝化作用等内部循环过程维系。该认识为理解寒武纪大爆发时期海洋生物地球化学循环的演变过程，以及海洋生态系统繁盛的营养基础提供了新的视角。

主要参考文献：

1. Wang, D., Ling, H.F., Struck, U., Zhu, X.K., Zhu, M., He, T., Yang, B., Gamper, A. and Shields, G.A. (2018) Coupling of ocean redox and animal evolution during the Ediacaran-Cambrian transition. Nature Communications 9, 2575.
2. Chen, Y., Diamond, C.W., Stüeken, E.E., Cai, C., Gill, B.C., Zhang, F., Bates, S.M., Chu, X., Ding, Y. and Lyons, T.W. (2019) Coupled evolution of nitrogen cycling and redoxcline dynamics on the Yangtze Block across the Ediacaran-Cambrian transition. Geochimica et Cosmochimica Acta 257, 243-265.
3. Xu, D., Wang, X., Shi, X., Tang, D., Zhao, X., Feng, L. and Song, H. (2020) Nitrogen cycle perturbations linked to metazoan diversification during the early Cambrian. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 538.
4. Hammarlund, E.U., Gaines, R.R., Prokopenko, M.G., Qi, C., Hou, X.-G. and Canfield, D.E. (2017) Early Cambrian oxygen minimum zone-like conditions at Chengjiang. Earth and Planetary Science Letters 475, 160-168.
5. Chang, C., Wang, Z., Huang, K.-J., Yun, H. and Zhang, X. (2022) Nitrogen cycling during the peak Cambrian explosion. Geochimica et Cosmochimica Acta 336, 50-61.

寒武纪大爆发；氮循环；澄江生物群；清江生物群