2.5亿年前 是谁“谋杀”了海洋中的八成生物

二叠纪末期,海洋生物遭受了历史上最严重的打击,超过80%的海洋生物和大多数陆地生物灭绝。天体撞击、气候变暖、火山爆发...

回顾地质历史,地球上已经发生了五次重大的生物灭绝,导致海洋中至少75%的物种在短时间内灭绝。直到今天,经过多年的研究,世界各地的科学家已经提出了许多假说,但是关于大规模灭绝的原因仍然存在争议。

《科技日报》记者近日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,该研究所的研究团队与美国学者合作,对地球历史上最大规模的海洋生物灭绝进行了研究。在二叠纪末期,2.5亿年前,一场史无前例的生物大规模灭绝毁灭了80%以上的海洋生物和大多数陆地生物。这是历史上对海洋生物最严重的打击。

十多年前,中国科学院南京地质古生物研究所的科研团队对浙江省长兴县景山公园的一段地层剖面进行了科学钻探和取样工作,该地层剖面跨越了二叠纪-三叠纪过渡时期。然而,大规模灭绝的“罪魁祸首”的痕迹可能隐藏在这次获得的核心中。

二叠纪末期海洋生物灭绝的原因是什么?是天体撞击、海洋酸化还是全球变暖?其他几次大规模灭绝的原因是什么?这个神秘的“杀手”会再次出现并上演第六次大规模灭绝吗?记者采访了中国科学院南京地质古生物研究所研究员张华,他以提问的方式领导了这项研究。

历史上最严重的大规模灭绝

到目前为止,地球历史上已经发生了五次非常大的灭绝事件,其中二叠纪末的大规模灭绝无疑被认为是地质史上一次严重的灭绝事件。

在过去,由于较粗略的统计尺度,二叠纪大规模灭绝被认为已经发生了很长时间(约1000万年)。

后来,经过进一步研究,科学家发现二叠纪大灭绝分为两个阶段:一个发生在瓜达路环球末期(约2.6亿年前),可能与当时峨眉山玄武岩的大规模喷发有关;另一个发生在二叠纪末期(大约2.5亿年前)。“目前,通常所说的二叠纪末期大规模灭绝是指二叠纪-三叠纪之交的灭绝事件。”张华说。

著名的三叶虫在当时是一种比较常见的生物,它的化石在我国很多地方都能找到。在5亿年前的海洋中,三叶虫曾经占据主导地位,可以被称为海洋霸主。但是在这次大规模灭绝中,三叶虫完全消失了,再也没有出现过。

不仅仅是三叶虫,这种灭绝导致了古生代非常繁荣的动物群中许多主要物种的灭绝或大量减少。例如,四射珊瑚、十字板珊瑚、海芽等都被摧毁并从现场消失。在晚古生代也有腕足动物,它们在灭绝的地平线上明显缩小,曾经繁荣的腕足动物,如长体贝类、弯月贝类、燕子和直体贝类都灭绝了。

与此同时,地球的陆地生态系统也遭受了重大打击。根据张华的介绍,当时的地球大陆与现在完全不同。经过数亿年的板块运动,世界上的主要大陆在二叠纪结合在一起,成为一个被称为“泛古陆”的超级大陆。在辽阔的土地上,它滋养了许多植物和动物,如以中国南方的大型羽蕨为代表的热带雨林植物区系,以及以晚二叠世为代表的双齿脊椎动物。

然而,在这场史无前例的大灭绝中,以大羽蕨为代表的热带雨林植物区系基本消失,以双壳类为代表的脊椎动物区系也遭受了重大打击,数量急剧减少。

张华告诉记者,古生物学家根据化石记录统计,大约95%的海洋物种和大约75%的陆地物种遭到破坏。

海洋中明显的缺氧会导致生物的“窒息”。

在寒武纪生命大爆发后的近3亿年里,地球表面的陆地和海洋一直在不断变化,生命也在不断升级。每个时代都是一个新的舞台,每个时代都有一个新的“演员”。

与此同时,也有大量的物种被淘汰,包括那些傲慢的霸主。那么,谁在控制地球上的生命周期?

张华认为,二叠纪末的大规模灭绝是地球历史上最严重的事件。如果能找到确切的原因,这将有助于揭开其他大规模灭绝的面纱。关于二叠纪末期大规模灭绝的原因有许多推测。火山爆发是最受欢迎的。

一些学者还认为,天体的撞击导致二叠纪末期生命的灭绝,而地外小行星或彗星对地球的撞击肯定会带来灾难性的后果,例如,它将导致地球磁极的倒转,引发陆地上的火灾,引发海洋中的巨大海啸。然而,这一观点没有足够的证据支持,并受到许多方面的质疑。

火山爆发的观点更加令人信服。常言道,长期分裂必须结合,长期分裂必须进行。地球上的大陆被板块运动拼接在一起后,它们并没有停止活动。地球内部的强大力量推动板块相互挤压,导致大规模火山爆发,泛大陆在二叠纪末逐渐分裂。在俄罗斯的西伯利亚,仍然有大量的火山爆发。有人认为这是地球历史上最大的火山爆发,释放出大量的温室气体和矿物质。

张华领导的科研小组对浙江省长兴县的一段地层剖面进行了研究,发现该段地层是一个古老的海洋,记录了大灭绝前后约50万年的海洋地质历史。

他们分析了地层样品中对氧化和还原非常敏感的铁、钼、铀、钒和其他元素。结果表明,大规模灭绝期间海洋处于缺氧状态,大规模灭绝后缺氧状态保持了一段时间不变。此外,在缺氧环境中常见的硫化物也在地层样品中发现。

“我们比较了其他研究,发现灭绝前后,全球海洋普遍缺氧。我们认为,当时的火山爆发等地质事件很可能会产生大量还原物质,这些物质被输入海洋。海水中的氧气被大量消耗,并且普遍缺氧,最终导致大多数海洋生物死亡。”张华说。

地球的环境灾难已经过去了

目前,地球上大约有150万种生物。这个数字听起来很大,但事实上它只占地球曾经拥有的物种总数的1%。换句话说,1.5亿种生物曾经生活在地球上,现在99%已经灭绝。

许多物种在显生宙五次大规模灭绝中消失了,这些灭绝发生在4.3亿年前的奥陶纪末期、3.7亿年前的晚泥盆世末期、2.5亿年前的二叠纪末期、2亿年前的三叠纪末期和6600万年前的白垩纪末期。恐龙灭绝发生在白垩纪末期。

科学家们列出了至少20个可能导致整个生物圈毁灭的原因。

张华告诉记者,研究表明生命已经持续进化了6亿年。没有任何外部事件摧毁过整个地球的生物圈。几乎所有这些大规模灭绝都伴随着剧烈的全球环境变化。

这些环境和气候变化包括冰室效应或温室效应,并导致大气温度急剧变化、海洋酸化和缺氧、海洋微生物爆发等现象,所有这些都表明剧烈的气候和环境变化是物种大规模灭绝的原因。

"幕后的大多数人都认为是地球内部的活动导致了大规模的火山爆发。"张华说,即使是引起公众关注的白垩纪末期的大规模灭绝事件,也逐渐被证明与印度德干玄武岩的喷发密切相关。

因此,专家认为,大规模火山爆发会在短时间内引发甲烷和二氧化碳等地下温室气体的快速释放。这些温室气体进入大气层,引起地表环境的剧烈变化,导致生物体大量灭绝。

自从有人类记录以来,地球还没有观察到一次数千平方公里的大规模火山爆发。然而,人类给地球环境带来了前所未有的变化,导致大量二氧化碳进入大气层。如果这一趋势持续很长时间,地球生物圈将不可避免地进入新一轮的灭绝。

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