الزيادات المستمرة في الأكسجين الجوي وإنتاجية المحيطات في عصور النيوبرتوzoي والكامبري

الشكل 2 | إعادة بناء إحصائية للإشارات البيوجيوكيميائية البحرية المفككة لعوامل الجيochemistry الرئيسية في الطين المأخوذ. أ-د، توضح الرسوم البيانية للاعتماد الجزئي التأثير الهامشي للوقت الجيولوجي على Mo (أ)، U (ب)، نسبة البيئات الترسيبية اليوكسينية (ج) و TOC (د) عندما يتم تثبيت جميع المتغيرات الأخرى المتوقعة أن تؤثر على دمج هذه العوامل في الأرشيفات الرسوبية الدقيقة. الأظرف الرمادية الداكنة

سجلات المؤشرات الجيوكيميائية

الاتجاهات البيوجيوكيميائية المفككة

تظهر إعادة بناء زمنية لمتوسط الموليبدينوم (Mo) واليوريانيوم (U) العالمي، المعزولة عن تأثيرات الأكسدة والاختزال المحلية، والكربون العضوي، والمدخلات الحبيبية، وعمليات الإيداع وما بعد الإيداع (الطرق) تغييرات طفيفة، جزئياً

الآثار المترتبة على الأكسجين والإنتاجية

الشكل 4| فصل بين أكسجة المحيط السطحي والعميق مع زيادة الأكسجة الجوية، مع تداعيات على فسيولوجيا الحيوانات ومؤشرات الأكسدة والاختزال للمعادن النادرة. أ، ب، العلاقة بين الأكسجين الجوي والمياه البحرية المذابة [ ] في مناطق أعماق المحيط المختلفة بالنسبة لمتوسط المحيط السطحي المذاب وفي . تستند هذه التصورات إلى نفس محاكاة نموذج cGENIE الموضحة في الشكل 3. توضح الخطوط نماذج إضافية عامة ذات أفضل ملاءمة للأكسجين المذاب في جميع خلايا الشبكة البحرية في كل منطقة عمق محيط عند مستوى جوي معين. مستوى وعبر جميع البحار المستقرة المستويات الموضحة في الشكل 3. يتم تقسيم مناطق عمق المحيط بناءً على عمق منتصف طبقة المحيط: السطح، ; عمق الرف، ; عمق متوسط، ; عميق، .

نقاش

الشكل 5|ملخص لتطور نظام الأرض المعاد بناؤه من النيو بروتيروزويك إلى الباليوزويك. أ، غنى الأجناس الحيوانية البحرية تواريخ أحداث الأرض الثلجية وتطور النباتات الأرضية . ب، النطاقات المقدرة للغلاف الجوي . ج، النطاقات المقدرة للإنتاج الأولي البحري. د، النطاقات المقدرة لمدى قاع البحر المتقلص ( ، أو 1- ). e، النطاقات المقدرة لتركيزات الأكسجين المذاب المتوسطة في بيئات الرف، مع عتبات نقص الأكسجين استنادًا إلى علم الفسيولوجيا البيئية الحديث. تشير الأسهم إلى الرفوف في العصر الباليوزي المتأخر تتركز فوق -حدود المحاور. توضح المناطق المظللة باللون الأزرق ثلاث حالات متميزة مستنتجة من نظام المحيط-الغلاف الجوي. حقوق النشر: صورة ظلية لـ Anomalocaris canadensis، كاليب م. براون بموجب ترخيص المشاع الإبداعي CC BY-SA 3.0.

المحتوى عبر الإنترنت

References

1. Lyons, T. W., Reinhard, C. T. & Planavsky, N. J. The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere. Nature 506, 307-315 (2014).
2. Farquhar, J., Bao, H. & Thiemens, M. Atmospheric influence of Earth’s earliest sulfur cycle. Science 289, 756-758 (2000).
3. Crockford, P. W. et al. Triple oxygen isotope evidence for limited mid-Proterozoic primary productivity. Nature 559, 613-616 (2018).
4. Kump, L. R. The rise of atmospheric oxygen. Nature 451, 277-278 (2008).
5. Cole, D. B. et al. On the co-evolution of surface oxygen levels and animals. Geobiology 18, 260-281 (2020).
6. Sperling, E. A., Knoll, A. H. & Girguis, P. R. The ecological physiology of Earth’s second oxygen revolution. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 46, 215-235 (2015).
7. Stolper, D. A. & Keller, C. B. A record of deep-ocean dissolved from the oxidation state of iron in submarine basalts. Nature 553, 323-327 (2018).
8. Sperling, E. A. et al. A long-term record of early to mid-Paleozoic marine redox change. Sci. Adv. 7, eabf4382 (2021).
9. Dahl, T. W. et al. Devonian rise in atmospheric oxygen correlated to the radiations of terrestrial plants and large predatory fish. Proc. Natl Acad. Sci. USA 107, 17911-17915 (2010).
10. Lu, W. et al. Late inception of a resiliently oxygenated upper ocean. Science 361, 174-177 (2018).
11. Wallace, M. W. et al. Oxygenation history of the Neoproterozoic to early Phanerozoic and the rise of land plants. Earth Planet. Sci. Lett. 466, 12-19 (2017).
12. Krause, A. J., Mills, B. J. W., Merdith, A. S., Lenton, T. M. & Poulton, S. W. Extreme variability in atmospheric oxygen levels in the late Precambrian. Sci. Adv. 8, eabm8191 (2022).
13. Wei, G. Y. et al. Global marine redox evolution from the late Neoproterozoic to the early Paleozoic constrained by the integration of Mo and U isotope records. Earth Sci. Rev. 214, 103506 (2021).
14. Sahoo, S. K. et al. Oceanic oxygenation events in the anoxic Ediacaran ocean. Geobiology 14, 457-468 (2016).
15. Pohl, A. et al. Continental configuration controls ocean oxygenation during the Phanerozoic. Nature 608, 523-527 (2022).
16. Sperling, E. A. & Stockey, R. G. The temporal and environmental context of early animal evolution: considering all the ingredients of an ‘explosion’. Integr. Comp. Biol. 58, 605-622 (2018).
17. Berner, R. A. The Phanerozoic Carbon Cycle (Oxford Univ. Press, 2004); https://doi.org/10.1093/oso/9780195173338.001.0001
18. Tribovillard, N., Algeo, T. J., Lyons, T. & Riboulleau, A. Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies: an update. Chem. Geol. 232, 12-32 (2006).
19. Scott, C. et al. Tracing the stepwise oxygenation of the Proterozoic ocean. Nature 452, 456-459 (2008).
20. Partin, C. A. et al. Large-scale fluctuations in Precambrian atmospheric and oceanic oxygen levels from the record of in shales. Earth Planet. Sci. Lett. 369-370, 284-293 (2013).
21. Sahoo, S. K. et al. Ocean oxygenation in the wake of the Marinoan glaciation. Nature 489, 546-549 (2012).
22. Farrell, Ú. C. et al. The Sedimentary Geochemistry and Paleoenvironments Project. Geobiology 19, 545-556 (2021).
23. Morford, J. L. & Emerson, S. The geochemistry of redox sensitive trace metals in sediments. Geochim. Cosmochim. Acta 63, 1735-1750 (1999).
24. Poulton, S. W. & Canfield, D. E. Ferruginous conditions: a dominant feature of the ocean through Earth’s history. Elements 7, 107-112 (2011).
25. Mehra, A. et al. Curation and analysis of global sedimentary geochemical data to inform Earth history. GSA Today 31, 4-9 (2021).
26. Sperling, E. A. et al. Statistical analysis of iron geochemical data suggests limited late Proterozoic oxygenation. Nature 523, 451-454 (2015).
27. Ridgwell, A. et al. Marine geochemical data assimilation in an efficient Earth system model of global biogeochemical cycling. Biogeosciences 4, 87-104 (2007).
28. Stockey, R. G. et al. Persistent global marine euxinia in the early Silurian. Nat. Commun. 11, 1804 (2020).
29. Ozaki, K. & Tajika, E. Biogeochemical effects of atmospheric oxygen concentration, phosphorus weathering, and sea-level stand on oceanic redox chemistry: implications for greenhouse climates. Earth Planet. Sci. Lett. 373, 129-139 (2013).
30. Cole, D. B., Ozaki, K. & Reinhard, C. T. Atmospheric oxygen abundance, marine nutrient availability, and organic carbon fluxes to the seafloor. Global Biogeochem. Cycles 36, e2021GB007052 (2022).
31. Pasquier, V., Fike, D. A., Révillon, S. & Halevy, I. A global reassessment of the controls on iron speciation in modern sediments and sedimentary rocks: a dominant role for diagenesis. Geochim. Cosmochim. Acta 335, 211-230 (2022).
32. Alcott, L. J., Mills, B. J. W. & Poulton, S. W. Stepwise Earth oxygenation is an inherent property of global biogeochemical cycling. Science 366, 1333-1337 (2019).
33. Brocks, J. J. The transition from a cyanobacterial to algal world and the emergence of animals. Emerg. Top. Life Sci. 2, 181-190 (2018).
34. Laakso, T. A., Sperling, E. A., Johnston, D. T. & Knoll, A. H. Ediacaran reorganization of the marine phosphorus cycle. Proc. Natl Acad. Sci. USA 117, 11961-11967 (2020).
35. Dahl, T. W. & Hammarlund, E. U. Do large predatory fish track ocean oxygenation? Commun. Integr. Biol. 4, 92-94 (2011).
36. Boag, T. H., Gearty, W. & Stockey, R. G. Metabolic tradeoffs control biodiversity gradients through geological time. Curr. Biol. 31, 2906-2913.e3 (2021).
37. Penn, J. L., Deutsch, C., Payne, J. L. & Sperling, E. A. Temperaturedependent hypoxia explains biogeography and severity of endPermian marine mass extinction. Science 362, eaat1327 (2018).
38. Pohl, A. et al. Why the early Paleozoic was intrinsically prone to marine extinction. Sci. Adv. 9, eadg7679 (2023).
39. Stockey, R. G., Pohl, A., Ridgwell, A., Finnegan, S. & Sperling, E. A. Decreasing Phanerozoic extinction intensity as a consequence of Earth surface oxygenation and metazoan ecophysiology. Proc. Natl Acad. Sci. USA 118, 2021 (2021).
40. Kocsis, Á. T., Reddin, C. J., Alroy, J. & Kiessling, W. The R package divDyn for quantifying diversity dynamics using fossil sampling data. Methods Ecol. Evol. 10, 735-743 (2019).
41. D’Antonio, M. P., Ibarra, D. E. & Boyce, C. K. Land plant evolution decreased, rather than increased, weathering rates. Geology 48, 29-33 (2020).

طرق

معالجة البيانات

تحليل البوتستراب الموزون زمانيًا ومكانيًا

تحليلات الغابة العشوائية

1. أقسام تحتوي على بيانات الارتفاع/العمق
   أ. يتم تعيين العينات بتقديرات عمرية متزايدة بشكل مستمر.
   ب. يتم تعيين نفس تقدير العمر المفسر لجميع العينات.
   يتم تعيين تقديرات العمر المفسرة للعينات في مجموعات أو خطوات.
2. أقسام بدون بيانات الارتفاع/العمق
   أ. يتم تعيين العينات بتقديرات عمرية مترجمة تصاعديًا بشكل مستمر.
   ب. يتم تعيين نفس تقدير العمر المفسر لجميع العينات.
   يتم تعيين تقديرات العمر المفسرة للعينات في مجموعات أو خطوات.
3. أقسام تحتوي على عينة واحدة فقط
   أ. العينة لها ارتفاع/عمق طبقي.
   ب. العينة لا تحتوي على ارتفاع/عمق طبقي.

نمذجة نظام الأرض

الجو المستقر وحالات الإنتاجية البحرية

ميزان الكتلة للمعادن النادرة

دفن الكربون العضوي

توفر البيانات

توفر الشيفرة

References

42. Raiswell, R. et al. The iron paleoredox proxies: a guide to the pitfalls, problems and proper practice. Am. J. Sci. 318, 491-526 (2018).
43. Molnar, C. Interpretable Machine Learning-A Guide for Making Black Box Models Explainable 2nd edn christophm.github.io/ interpretable-ml-book/ (2020).
44. Reinhard, C. T. et al. The impact of marine nutrient abundance on early eukaryotic ecosystems. Geobiology 18, 139-151 (2020).
45. Meyer, K. M., Ridgwell, A. & Payne, J. L. The influence of the biological pump on ocean chemistry: implications for long-term trends in marine redox chemistry, the global carbon cycle, and marine animal ecosystems. Geobiology 14, 207-219 (2016).
46. Reinhard, C. T. et al. Proterozoic ocean redox and biogeochemical stasis. Proc. Natl Acad. Sci. USA 110, 5357-5362 (2013).
47. Stockey, R. Richardstockey/sgp.trace.metals: submission for publication. Zenodo https://doi.org/10.5281/zenodo. 11426206 (2024).
48. Ridgwell, A. et al. Derpycode/cgenie.muffin: v0.9.46. Zenodo https://doi.org/10.5281/zenodo. 10041805 (2023).
49. Ridgwell, A. et al. Derpycode/muffindoc: v0.9.35. Zenodo https:// doi.org/10.5281/zenodo. 7545814 (2023).

الشكر والتقدير

مساهمات المؤلفين

المصالح المتنافسة

معلومات إضافية

معلومات إعادة الطباعة والتصاريح متاحة علىwww.nature.com/reprints.

الشكل البياني الموسع 2 | توزيعات البيانات الجيوكيميائية الخام في مجموعات البيانات الفرعية المستخدمة في تحليلات البوتستراب الموزونة زمانيًا ومكانيًا (الشكل 1 من النص الرئيسي). أ) تركيزات الموليبدينوم في الصخر الزيتي الأكسيني، ب) تركيزات اليورانيوم في الصخر الزيتي اللاهوائي، ج) نسبة الصخور الزيتيّة اللاهوائية التي هي أكسينية بناءً على تصنيف الحديد، د) إجمالي الكربون العضوي (TOC) في جميع الصخور الزيتيّة. توضح الرسوم البيانية للصندوق والشوكة توزيع جميع البيانات. تتوافق خطوط الصندوق المركزي مع الوسيط للتوزيع لكل فترة زمنية؛ الحدود السفلية/العليا للصندوق تتوافق مع

ال و النسب المئوية؛ تشير الشعيرات السفلية/ العلوية إلى أصغر/ أكبر قيمة لا تبعد أكثر من 1.5 مرة من نطاق الربع بين الحدود السفلية/ العلوية للصندوق؛ تشير النقاط إلى القيم الشاذة عن نطاق الشعيرات. نظرًا لأن مخططات الصندوق والشعيرات للبيانات النسبية غير مفيدة جدًا في توضيح هيكل البيانات، نقوم بتراكب نقاط بيانات حمراء توضح متوسط البيانات لكل فترة زمنية في اللوحة C. تُظهر المدرجات العدد الإجمالي للوحدات الليثوستراتغرافية المستخدمة في تحليلات البوتستراب لكل فترة زمنية.

الشكل 3 من البيانات الموسعة | تأثير استخدام قيم تحديد نوع الحديد كمتنبئات بدلاً من مرشحات في تحليلات غابة موليبيدوم العشوائية. هذه التحليلات تلغي أي افتراضات مرتبطة بعوامل تحديد نوع الحديد المحددة المستخدمة في تحليلات النص الرئيسي (الجدول 1 من البيانات الموسعة).

الشكل البياني الممتد 4 | مخططات أهمية المتغيرات في الغابة العشوائية. تُظهر الألواح A و C و E و G زيادة في تقديرات متوسط الخطأ التربيعي لتحليلات الموليبدينوم واليورانيوم ونسبة البيئة الأكسجينية والكربون العضوي الكلي، على التوالي. تُظهر الألواح B و D و F و H زيادة في تقديرات نقاء العقد لتحليلات الموليبدينوم واليورانيوم ونسبة البيئة الأكسجينية والكربون العضوي الكلي، على التوالي. تلخص مخططات الصندوق والشعيرات النتائج من 100 تحليل غابة عشوائية باستخدام مونت كارلو المقدمة في النص الرئيسي لكل وكيل. خطوط الصندوق المركزية
تتوافق مع الوسيط للتوزيع لكل فترة زمنية؛ الحدود السفلية/العليا للصندوق تتوافق مع و النسب المئوية؛ تشير الشعيرات السفلية/العليا إلى أصغر/أكبر قيمة لا تبعد أكثر من 1.5 مرة من نطاق الربعين عن حدود الصندوق السفلي/العُلوي؛ تشير النقاط إلى القيم الشاذة خارج نطاق الشعيرات. بالنسبة لمؤشرات أهمية المتغيرات، تشير القيم الأعلى إلى أن المتغير أكثر أهمية في تحديد توقعات النموذج.

الشكل 6 من البيانات الموسعة | تأثير العلاجات الاختزالية البديلة على تحليلات الغابات العشوائية. توضح الرسوم البيانية للاعتماد الجزئي التأثير الهامشي للزمن الجيولوجي على A) الموليبدينوم، B) اليورانيوم، C) نسبة البيئات الرسوبية الإيوكسينية، D) إجمالي الكربون العضوي. جميع التحليلات المدرجة هنا تشمل مجموعة كاملة من متغيرات السياق الجيولوجي المستخدمة في جميع الغابات العشوائية.

تحليلات. يتم تلوين فلاتر الأكسدة والاختزال حسب كل وكيل. تمثل الأظرف إلى نسب المئوية لتوزيع قيم مخطط الاعتماد الجزئي المستنتج من 100 تحليل غابة عشوائية باستخدام مونت كارلو لكل فترة زمنية. راجع الجدول 1 في البيانات الموسعة لمتغيرات نموذج التنبؤ الكاملة.

أ) تكوين القارات في العصر الكريوجيني-الإديكاراني، عمق إعادة التمعدن الضحل

ج) تكوين القارات في العصر الكريوجيني-الإديكاراني، عمق إعادة التمعدن الحديث

E) تكوين القارات في العصر الكريوجيني-الإديكاراني، عمق إعادة التمعدن الضحل

ب) التكوين القاري للأوردوفيشي، عمق إعادة التمعدن الضحل

F) التكوين القاري في العصر الأردوفيشي، عمق إعادة التمعدن الضحل

مع عمق إعادة التمعدن الحديث، D) التكوين القاري في العصر الكريوجيني-الإديكاراني قبل 3 ملايين سنة مع عمق إعادة التمعدن الضحل، تكوين القارات في العصر الكريوجيني والإديكاراني بتكوين قاري من العصر الأردوفيشي عند 3 PAL CO2 مع عمق إعادة التمعدن الضحل.

الشكل 9 من البيانات الموسعة | تحليل الحساسية العالمية لتوازن الكتلة Mo-U. تأثير و على التركيزات المقدرة من الموليبدينوم واليورانيوم في مياه البحر باستخدام نموذج توازن الكتلة Mo-U من المرجع 28.

Sustained increases in atmospheric oxygen and marine productivity in the Neoproterozoic and Palaeozoic eras

Fig. 2 | Statistical reconstructions of deconvolved marine biogeochemical signals for key geochemical proxies in sampled shales. a-d, Partial dependence plots illustrate the marginal effect of geologic time on Mo (a), U(b), proportion of euxinic depositional environments (c) and TOC (d) when all other variables expected to influence the incorporation of these proxies into fine-grained sedimentary archives are held constant. Dark grey envelopes

Geochemical proxy records

Deconvolved biogeochemical trends

Temporal reconstructions of mean global Mo and U, isolated from the impacts of local redox, organic carbon, detrital input and depositional and post-depositional processes (Methods) show minor, partially

Implications for oxygen and productivity

Fig. 4| Decoupling between surface and deep-water ocean oxygenation with increasing atmospheric oxygenation, with implications for animal physiology and trace metal redox proxies. a,b, The relationship between atmospheric and dissolved marine [ ] in different ocean depth zones relative to mean dissolved surface ocean and in . These visualizations are based on the same cGENIE model simulations shown in Fig. 3. Lines illustrate best-fit general additive models for dissolved oxygen in all ocean grid cells in each ocean depth zone at a given atmospheric level and across all stable marine levels depicted in Fig. 3. Ocean depth zones are split on the basis of the depth of the middle of the ocean layer: surface, ; shelf depth, ; mid depth, ; deep, .

Discussion

Fig. 5|Summary of reconstructed Neoproterozoic-Palaeozoic Earth system evolution. a, Marine animal genus richness , dates of Snowball Earth events and evolution of land plants . b, Estimated ranges for atmospheric . c, Estimated ranges for marine primary production. d, Estimated ranges for the extent of reducing seafloor ( , or 1- ). e, Estimated ranges for mean dissolved oxygen concentrations in shelf environments, with hypoxic thresholds based on modern ecophysiology. Arrows indicate that late Palaeozoic shelf concentrations extend above the -axis limits. Shaded blue regions illustrate three distinct inferred states of the ocean-atmosphere system. Credit: Anomalocaris canadensis silhouette, Caleb M. Brown under a Creative Commons licence CC BY-SA 3.0.

Online content

References

1. Lyons, T. W., Reinhard, C. T. & Planavsky, N. J. The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere. Nature 506, 307-315 (2014).
2. Farquhar, J., Bao, H. & Thiemens, M. Atmospheric influence of Earth’s earliest sulfur cycle. Science 289, 756-758 (2000).
3. Crockford, P. W. et al. Triple oxygen isotope evidence for limited mid-Proterozoic primary productivity. Nature 559, 613-616 (2018).
4. Kump, L. R. The rise of atmospheric oxygen. Nature 451, 277-278 (2008).
5. Cole, D. B. et al. On the co-evolution of surface oxygen levels and animals. Geobiology 18, 260-281 (2020).
6. Sperling, E. A., Knoll, A. H. & Girguis, P. R. The ecological physiology of Earth’s second oxygen revolution. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 46, 215-235 (2015).
7. Stolper, D. A. & Keller, C. B. A record of deep-ocean dissolved from the oxidation state of iron in submarine basalts. Nature 553, 323-327 (2018).
8. Sperling, E. A. et al. A long-term record of early to mid-Paleozoic marine redox change. Sci. Adv. 7, eabf4382 (2021).
9. Dahl, T. W. et al. Devonian rise in atmospheric oxygen correlated to the radiations of terrestrial plants and large predatory fish. Proc. Natl Acad. Sci. USA 107, 17911-17915 (2010).
10. Lu, W. et al. Late inception of a resiliently oxygenated upper ocean. Science 361, 174-177 (2018).
11. Wallace, M. W. et al. Oxygenation history of the Neoproterozoic to early Phanerozoic and the rise of land plants. Earth Planet. Sci. Lett. 466, 12-19 (2017).
12. Krause, A. J., Mills, B. J. W., Merdith, A. S., Lenton, T. M. & Poulton, S. W. Extreme variability in atmospheric oxygen levels in the late Precambrian. Sci. Adv. 8, eabm8191 (2022).
13. Wei, G. Y. et al. Global marine redox evolution from the late Neoproterozoic to the early Paleozoic constrained by the integration of Mo and U isotope records. Earth Sci. Rev. 214, 103506 (2021).
14. Sahoo, S. K. et al. Oceanic oxygenation events in the anoxic Ediacaran ocean. Geobiology 14, 457-468 (2016).
15. Pohl, A. et al. Continental configuration controls ocean oxygenation during the Phanerozoic. Nature 608, 523-527 (2022).
16. Sperling, E. A. & Stockey, R. G. The temporal and environmental context of early animal evolution: considering all the ingredients of an ‘explosion’. Integr. Comp. Biol. 58, 605-622 (2018).
17. Berner, R. A. The Phanerozoic Carbon Cycle (Oxford Univ. Press, 2004); https://doi.org/10.1093/oso/9780195173338.001.0001
18. Tribovillard, N., Algeo, T. J., Lyons, T. & Riboulleau, A. Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies: an update. Chem. Geol. 232, 12-32 (2006).
19. Scott, C. et al. Tracing the stepwise oxygenation of the Proterozoic ocean. Nature 452, 456-459 (2008).
20. Partin, C. A. et al. Large-scale fluctuations in Precambrian atmospheric and oceanic oxygen levels from the record of in shales. Earth Planet. Sci. Lett. 369-370, 284-293 (2013).
21. Sahoo, S. K. et al. Ocean oxygenation in the wake of the Marinoan glaciation. Nature 489, 546-549 (2012).
22. Farrell, Ú. C. et al. The Sedimentary Geochemistry and Paleoenvironments Project. Geobiology 19, 545-556 (2021).
23. Morford, J. L. & Emerson, S. The geochemistry of redox sensitive trace metals in sediments. Geochim. Cosmochim. Acta 63, 1735-1750 (1999).
24. Poulton, S. W. & Canfield, D. E. Ferruginous conditions: a dominant feature of the ocean through Earth’s history. Elements 7, 107-112 (2011).
25. Mehra, A. et al. Curation and analysis of global sedimentary geochemical data to inform Earth history. GSA Today 31, 4-9 (2021).
26. Sperling, E. A. et al. Statistical analysis of iron geochemical data suggests limited late Proterozoic oxygenation. Nature 523, 451-454 (2015).
27. Ridgwell, A. et al. Marine geochemical data assimilation in an efficient Earth system model of global biogeochemical cycling. Biogeosciences 4, 87-104 (2007).
28. Stockey, R. G. et al. Persistent global marine euxinia in the early Silurian. Nat. Commun. 11, 1804 (2020).
29. Ozaki, K. & Tajika, E. Biogeochemical effects of atmospheric oxygen concentration, phosphorus weathering, and sea-level stand on oceanic redox chemistry: implications for greenhouse climates. Earth Planet. Sci. Lett. 373, 129-139 (2013).
30. Cole, D. B., Ozaki, K. & Reinhard, C. T. Atmospheric oxygen abundance, marine nutrient availability, and organic carbon fluxes to the seafloor. Global Biogeochem. Cycles 36, e2021GB007052 (2022).
31. Pasquier, V., Fike, D. A., Révillon, S. & Halevy, I. A global reassessment of the controls on iron speciation in modern sediments and sedimentary rocks: a dominant role for diagenesis. Geochim. Cosmochim. Acta 335, 211-230 (2022).
32. Alcott, L. J., Mills, B. J. W. & Poulton, S. W. Stepwise Earth oxygenation is an inherent property of global biogeochemical cycling. Science 366, 1333-1337 (2019).
33. Brocks, J. J. The transition from a cyanobacterial to algal world and the emergence of animals. Emerg. Top. Life Sci. 2, 181-190 (2018).
34. Laakso, T. A., Sperling, E. A., Johnston, D. T. & Knoll, A. H. Ediacaran reorganization of the marine phosphorus cycle. Proc. Natl Acad. Sci. USA 117, 11961-11967 (2020).
35. Dahl, T. W. & Hammarlund, E. U. Do large predatory fish track ocean oxygenation? Commun. Integr. Biol. 4, 92-94 (2011).
36. Boag, T. H., Gearty, W. & Stockey, R. G. Metabolic tradeoffs control biodiversity gradients through geological time. Curr. Biol. 31, 2906-2913.e3 (2021).
37. Penn, J. L., Deutsch, C., Payne, J. L. & Sperling, E. A. Temperaturedependent hypoxia explains biogeography and severity of endPermian marine mass extinction. Science 362, eaat1327 (2018).
38. Pohl, A. et al. Why the early Paleozoic was intrinsically prone to marine extinction. Sci. Adv. 9, eadg7679 (2023).
39. Stockey, R. G., Pohl, A., Ridgwell, A., Finnegan, S. & Sperling, E. A. Decreasing Phanerozoic extinction intensity as a consequence of Earth surface oxygenation and metazoan ecophysiology. Proc. Natl Acad. Sci. USA 118, 2021 (2021).
40. Kocsis, Á. T., Reddin, C. J., Alroy, J. & Kiessling, W. The R package divDyn for quantifying diversity dynamics using fossil sampling data. Methods Ecol. Evol. 10, 735-743 (2019).
41. D’Antonio, M. P., Ibarra, D. E. & Boyce, C. K. Land plant evolution decreased, rather than increased, weathering rates. Geology 48, 29-33 (2020).