自然杂志

卞月珉

2025, 47(1): 1-10. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.001

摘要 ( 251 )

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计算科学的高速发展不断为药物发现领域带来革新与机遇。伴随着生命科学领域数据的持续增长和计算硬件设备的迭代更新，计算化学以及化学信息学愈发在临床前药物设计领域为科研人员提供不可或缺的支撑。本文围绕计算机辅助药物设计(computer-aided drug design, CADD)和人工智能药物设计(artificial intelligence-driven drug design, AIDD)两大主题，简要阐述计算科学和药物发现在学科交叉中的探索和创新，以及针对临床前小分子药物的应用和进展。

地球长期碳循环中的负反馈作用

黄湘通, 杨守业

2025, 47(1): 11-22. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.002

摘要 ( 309 )

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为什么在太阳系的类地行星中，地球是唯一已知宜居且存在生命的天体？解答这一问题的关键在于深入理解地球的长期碳循环过程及其负反馈机制。本文基于对现代地球碳循环组成、通量与响应时间的认识，阐述负反馈作用在维持气候稳定和碳循环平衡中的重要性，主要介绍不同负反馈作用的类型和机制，包括陆地硅酸盐风化、海洋硅酸盐风化、反风化作用、有机碳埋藏以及岩石有机碳氧化等。通过对地球碳循环热点问题的跟踪，揭示出地球气候的长期稳定性依赖于多种负反馈机制的协同作用，且这些机制在不同地质时期的反馈强度有所差异。为更深入理解碳循环负反馈的作用机制，未来应遵循地球系统科学的理念，综合沉积、构造、古气候和地球化学等多学科领域的丰富记录与指标，同时与先进的数值模拟、人工智能技术相结合开展定量化研究。

海洋中的风化作用和反风化作用

武雪超, 杨守业

2025, 47(1): 23-32. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.003

摘要 ( 542 )

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海洋中风化作用的溶解释放过程可以直接影响海水的化学组成，消耗水体二氧化碳(CO₂)，并且通过促进海洋初级生产力，间接影响地球表层的碳循环和气候变化。反风化作用则通过结合海水中的溶解态离子和碳酸氢根，形成自生黏土沉淀，释放CO₂，成为海水中很多关键元素的沉积“汇”，也是地球历史气候与环境变化的重要驱动力。海洋中的风化和反风化作用可以发生在水体中，也可以发生在海底，它们可以显著改变反应流体和固相物质的地球化学组成，风化的海底玄武岩和沉积物随板块俯冲作用进入地幔后，还会影响地球深部的地球化学循环。在碳中和目标下，研究海洋的风化和反风化过程及其机制，对评估海洋负排放潜力和实施方案具有重要意义。

高原剥蚀物质低地再风化调控全球气候变化

郭玉龙, 杨博, 韩雪, 杨守业

2025, 47(1): 33-39. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.004

摘要 ( 217 )

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大陆硅酸盐风化是构造时间尺度上重要的地质碳汇。高原剥蚀物质低地再风化或异地风化，是指沉积物“从源到汇”系统将造山带抬升剥蚀产生的大量新鲜硅酸盐矿物搬运至气候条件更加适宜的平原地区进行进一步的化学风化，是自然界的“增强风化”碳增汇过程，其主要形式有大河沉积物河漫滩风化、风尘沉积物成土风化以及低海面时期暴露陆架沉积物再风化等。新生代青藏高原隆升背景下，一方面，高原剥蚀物质低地再风化使得化学风化速率在高剥蚀速率下持续响应剥蚀速率的上升，增加了硅酸盐风化对全球变冷的驱动能力；另一方面，高原剥蚀的新鲜矿物大量搬运到低地地区，其化学风化受控于气候动力学因子，对气候变化可以起到负反馈调节作用。因此，高原剥蚀物质的低地再风化是大陆沉积源汇系统调控全球碳循环平衡和气候稳定性的重要机制。建议以“从源到汇”系统观和地球系统科学的思路，在现代过程、地质记录及数值模拟等方面深化对高原剥蚀物质低地再风化的研究，揭示在不同时空尺度上高原隆升及沉积源汇系统演化对全球碳循环和气候变化的调控作用。

晚新生代东南亚岛弧风化和有机碳埋藏对碳循环的影响初探

张美茹, 于兆杰, 康晓莹, 李鑫雨, 安宁, 万世明

2025, 47(1): 40-51. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.005

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新生代构造-风化-气候变化相互作用研究是地球系统科学研究的前沿方向之一，对于深入理解地球环境宜居性具有重要参考意义。在百万年时间尺度上，硅酸盐岩风化和有机碳埋藏被认为是调控大气CO2浓度、维持气候稳定的重要方式之一。然而，有关新生代全球气候变冷的机制仍不清楚，且现有的指示全球风化通量演化的记录也不完全一致，可能受到多种因素影响。本文讨论了目前有关新生代碳循环与气候变冷相关的几种假说和主要地质记录。针对低纬岛弧风化是驱动还是负反馈新生代气候变冷的争议，本文以东南亚这一全球最大的岛弧区为例，评估了其晚新生代以来硅酸盐岩风化和有机碳埋藏的碳循环效应，综合阐述了岛弧出露面积增大、植被类型增加对于碳循环的可能影响，为揭示热带岛弧风化和有机碳埋藏在整个新生代变冷中可能起到的作用提供线索。

大陆硅酸盐岩风化通量与碳汇

雒恺, 马金龙, 韦刚健, 朱冠虹, 王嘉浩, 王志兵

2025, 47(1): 52-63. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.006

摘要 ( 222 )

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大陆硅酸盐岩风化及碳酸盐岩埋藏是从地表碳库中移除二氧化碳的关键地质过程，被广泛认为对调节全球大气二氧化碳水平和地球气候演化具有重要意义。一直以来，准确评估大陆硅酸盐岩风化通量及其二氧化碳消耗通量是地球科学研究的一个重要前沿领域。鉴于此，本文系统梳理了量化硅酸盐岩风化通量的计算模型及关键参数，评述了各模型的优缺点和适用范围，并对未来如何更准确量化硅酸盐岩风化通量进行展望。此外，基于现有的风化通量计算模型，本文还全面评估了全球硅酸盐岩化学风化消耗的二氧化碳通量，并对因风化作用引起的气候变化提出定性/定量的判别依据。

非传统Li同位素示踪大陆风化的潜力和挑战

张飞, 胡雅丹, 曹阳, 王永涛, 侯思璐

2025, 47(1): 64-78. doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.007

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晚新生代以来全球气候逐渐变冷，形成了当今人类宜居的气候环境格局。在地质时间尺度上，大陆硅酸盐岩通过化学风化吸收大气中的CO₂温室气体，被认为在调控地球长期的气候变化中起到关键作用。然而，大陆风化速率到底受何种因素控制一直是地球科学研究的前沿和难点，自20世纪下半叶以来得到科学界的广泛关注。本文回顾了过去几十年来大陆风化研究领域取得的重要进展，重点对利用新的非传统稳定锂(Li)同位素示踪大陆风化研究的潜力、争论及挑战进行梳理和汇总，希望为未来大陆风化研究提供有价值的线索，进而加快该领域的发展。

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