“是什么引发了冰期”被《Science》(2016)列为当前全球最具挑战性的125个科学问题之一。为了更好理解新生代以来冰期产生的原因，揭示其变化的机制，国际古气候学研究正向“深时”(Deep Time)拓展，通过不同时段冰期形成机制的对比研究，可为新生代冰期成因提供重要的参照。　　地质历史时期-赫南特阶记录了显生宙最古老的生命灭绝事件（奥陶纪末生物大灭绝）(Sepkoski,1996)。化石记录表明:奥陶纪末生物大灭绝具有明显的阶段性和期次性（“两幕式”灭绝），大约有26％目和49％属的海洋动物灭亡(Sepkoski，1996，Sheehan，2001，Chen et al.，2005)。与此同时，全球气候和海洋环境也发生了巨大的变化:南半球高纬度冈瓦纳大陆发生了大规模的冰川发育和消融(Sheehan，2001;Chen et al.，2005;Finnegan et al.，2011)。在时间上，此次冰期的开始和结束与奥陶纪末生物灭绝的“两幕式”相对应，这表明赫南特冰期对生物灭绝具有一定的影响。近些年，关于此次冰川事件的成因机制不断被提出，主要包括:“硅酸盐风化”说(Kump et al.1999，Finlay et al.2010);“火山”说(Buggisch et al.2010)和“有机质埋藏”说(Brenchley et al.，2003)等。然而，迄今为止，没有一个假说机制得到学术界一致性的认可。　　本文针对美国内华达Vinini Creek剖面开展了生物标志化合物——卟啉单体氮同位素的研究，来定量重建奥陶纪末生物大灭绝时期海洋初级生产力微生物群落结构的变化及其潜在的气候效应（赫南特冰期）。我们发现:在晚凯迪阶，海洋限制性营养元素大量输入的条件下，原本占主导地位的蓝绿藻(cyanobacteria，小细胞粒径)开始失去势力，不断缩减;而真核生物（eukaryotic algae，大细胞粒径）迅速扩张，逐步取代蓝绿藻，直至赫南特冰期来临之际，以绝对优势全面占据海洋初级生产者群落。我们将此结果与生物地球化学模型相结合来定量地评估奥陶纪末生物大灭绝时期海洋碳循环变化及其全球气候变化。结果显示:赫南特冰川前夕，海洋初级生产力微生物群落结构的转变增大了海洋浮游植物平均颗粒粒径，并且伴随着大规模的海侵事件和营养元素的输入最终大大地加强了海洋“生物泵”效率和有机质碳埋藏通量，从而迅速降低了大气二氧化碳浓度，最终触发了赫南特冰期事件。因此，在某种程度上，这三种因素灾难性的结合，间接地导致了奥陶纪末生物的大规模集群灭亡。