为了揭示二叠纪海水古温度演化历史和冰川的发育情况，本项研究对华南、美国和伊朗多个二叠纪剖面的牙形刺展开了详细的氧同位素分析工作，共取得了356个有效数据。研究特别关注了瓜达鲁普统－乐平统界线和二叠纪－三叠纪界线两个发生过重大生物事件时期的古海水温度变化情况。　　 对不同属种牙形刺氧同位素分析显示Streptognathodus和Hindeodus习惯生活于海水表层，其氧同位素记录了海水表面的温度变化。而gondolellid牙形刺可以根据海平面变化的不同情况生活于浅水或深水环境。本项研究结果显示，二叠纪牙形刺氧同位素研究最好是基于单一属种样品的分析。牙形刺的氧同位素不仅仅能提供重要的古环境信息，也能为它的古生态研究提供重要的帮助。　　 华南早二叠世牙形刺的氧同位素值相对较高，在22～23‰之间(VSMOW)。如果假定早二叠世冰期的规模与更新世末次最大冰期相似，氧同位素值的这一范围反映了当时赤道地区海水较为温暖，温度在26～30℃之间。不同于先前一般认为的晚古生代冰期(LPIA)于晚萨克马尔期消融的观点，华南的牙形刺氧同位素数据显示，晚古生代冰期直到空谷期才开始消融，主要表现为空谷期-晚卡匹敦期牙形刺的δ18O值下降了2‰(VSMOW)左右。这一下降可以解释为气候变暖和大量冰川融水注入海洋共同导致结果。　　 对广西铁桥和蓬莱滩剖面的牙形刺氧同位素和全岩碳同位素的分析，未发现有中卡匹敦期重大碳同位素负漂移事件。蓬莱滩剖面的δ13C值在牙形刺带J。xuanhanensis-C.postbitteri hongshuiensis带之间增加了1.5‰，随后在C.postbitteripostbitteri亚带下降了1‰，并在C.dukouensis-C.asymmetrica带再一次下降了2‰。这两个剖面的gondollelid牙形刺的氧同位素记录显示，海水温度在晚卡匹敦期(J。postserrata-J.granti带)上升了4℃，随后在G-L界线和吴家坪最早期下降6～8℃，在吴家坪期(C.dukouensis-C.liangshanensis带)再次升高。卡匹敦晚期的海水温度上升与峨眉山火山喷发的时间一致，推测火山喷发可能是导致气候变暖的原因。而温暖的气候可能加速了海洋水文循环，使得输入海洋的营养物质增加，从而提高海洋的原始生产力。这一观点也得到了该剖面卡匹敦最晚期碳同位素值正漂移的支持。此外，gondollelid牙形刺氧同位素记录的温度变化也同步于海平面变化。因此，本项研究揭示的G-L界线附近的温度波动很可能是海平面变化和火山喷发导致的温度升高两方面叠加的结果。　　 华南长兴期的牙形刺氧同位素值较高，平均值为22‰左右，这一相对高的氧同位素值可能是长兴期气候变冷和海平面上升迫使Clarkina迁移到更深、更冷的海水两个因素叠加的结果。　　 通过对浙江煤山和四川上寺剖面的P-T界线间隔的高分辨率氧同位素研究，显示牙形刺的δ18O值在二叠纪最晚期-早三叠世下降了2‰左右，换算为温度即当时低纬度海水温度升高了8℃。而且牙形刺氧同位素值与碳酸盐岩碳同位素值在这两个剖面呈现同时负漂移的特征，推测西伯利亚火山喷发或相关地质过程导致的巨量13C极端亏损碳的释放可能是引起这次全球变暖的原因。巨量的13C极端亏损的碳突然地注入大气和海洋系统会引起大气中温室气体含量增高因此导致全球气温增加，同时造成海相碳酸盐岩δ13C值显著下降。海水温度的增加发生在大灭绝主幕之前，温度在此后的二叠纪最晚期-早三叠世变得更高。海水温度的上升和灭绝主幕之间在时间上的巧合，揭示了全球变暖可能是导致海洋和陆地生态系统崩溃的重要原因。此外，早三叠世非常高的海水温度可能在大灭绝过后生物的延迟复苏过程中扮演了重要的角色。　　 二叠纪牙形刺磷灰石的δ18O记录与腕足类化石壳体的δ18O记录的对比，来自不同古大陆的同期样品之间存在重大的氧同位素差别，说明区域性的气候条件比如蒸发/沉降率会对它们的氧同位素组成产生重大的影响，因此二叠纪的氧同位素重建工作不应依赖于来自不同地区记录的合成，而应该注重于来自同一地区连续的记录。