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摘要
地球系统科学特别关注跨圈层的相互作用，包括深部系统与表层系统的相互作用、表层系统海–陆–气之间的相互作用。这种庞大时空尺度的地质作用过程可以被小小的地质微生物记录下来，足见地质微生物的以小见大、见微知著特征。在二叠纪–三叠纪之交和晚奥陶世这两个完全不同场景的显生宙火山活动过程中，爆发的初期都出现了包括蓝细菌在内的海洋固氮微生物繁盛，紧接着出现了包括藻类、放射虫、有孔虫等真核微生物的繁盛，显示了火山活动引发了从原核微生物向真核微生物群落的转变过程。不仅如此，人们还发现地质微生物可以通过条带状铁建造等生物成因岩石引发了前寒武纪的火山活动，而且还可能启动了最早的板块运动。地质微生物不仅对火山活动这一与碳循环有关的跨圈层地质作用具有很灵敏的响应和反馈能力，而且还能示踪表层系统复杂的海–陆–气相互作用及其物质传输过程。利用地质微生物的诸多干湿古气候代用指标，发现了中国东部地区不同时间尺度干湿状况的三极模态空间变化格局，而且还识别出了西北地区与西太平洋海洋上层热量有关的极端干旱事件。地质微生物记录的这些干湿状况是高纬与低纬的海–陆–气相互作用在水循环方面的体现。地质微生物演绎的与碳循环和水循环有关的这些跨圈层过程仅是地球系统的冰山一角，随着地球生物学的发展和技术方法的创新，越来越多的宜居地球形成之谜会被地质微生物所破解，包括地质微生物与深部过程的互馈效应、地质微生物与地球重大环境转型的关系以及地质微生物对地球生态系统演化的影响。
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单位生物地质与环境地质国家重点实验室; 中国地质大学（武汉）
