2.52億年前，導(dǎo)致海洋生物大滅絕的元兇是誰(shuí)？
二疊紀(jì)末大滅絕
撰文 | 張曄（科技日?qǐng)?bào)記者）
翻開地質(zhì)歷史，會(huì)發(fā)現(xiàn)地球曾經(jīng)發(fā)生了五次重大生物滅絕事件, 這些事件造成當(dāng)時(shí)海洋中至少75%的物種在短時(shí)間內(nèi)滅絕。直到今天，各國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的研究，仍然對(duì)生物大滅絕的原因存有爭(zhēng)議。
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4月26日，記者從中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，該所科研團(tuán)隊(duì)與美國(guó)學(xué)者合作，對(duì)地球歷史上最大規(guī)模的一次海洋生物滅絕展開研究。
2.52億年前的二疊紀(jì)末，一次史無(wú)前例的生物大滅絕，讓超過(guò)80%的海洋生物和大部分陸地生物滅亡。這是有史以來(lái)海洋生命遭受的最慘烈打擊。對(duì)于滅絕因何發(fā)生，數(shù)十年來(lái)科學(xué)界提出很多假說(shuō)。
浙江長(zhǎng)興煤山剖面 受訪者供圖
十多年前，在中國(guó)浙江省長(zhǎng)興縣煤山跨越二疊紀(jì)-三疊紀(jì)轉(zhuǎn)折期的一段地層剖面，中科院南京地質(zhì)古生物所的科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了科研鉆探取樣工作，而這次獲取的巖芯中就暗藏著大滅絕“罪魁禍?zhǔn)住钡闹虢z馬跡。
究竟是什么導(dǎo)致了二疊紀(jì)末海洋生物大滅絕？是天體撞擊，海洋酸化還是地球變暖？其他幾次生物大滅絕的原因又是什么？這個(gè)神秘“殺手”會(huì)不會(huì)再次出現(xiàn)，上演第六次生物大滅絕？記者帶著問(wèn)題采訪了領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究的中科院南京地質(zhì)古生物所研究員張華。
史上最嚴(yán)重的生物大滅絕
到目前為止，地球歷史上有過(guò)5次非常大的滅絕事件，其中，二疊紀(jì)末生物大滅絕毫無(wú)爭(zhēng)議地被公認(rèn)為地質(zhì)歷史時(shí)期嚴(yán)重的一次滅絕事件。
過(guò)去，由于統(tǒng)計(jì)尺度較粗，曾經(jīng)認(rèn)為二疊紀(jì)生物大滅絕發(fā)生在很長(zhǎng)的時(shí)間(大約1000萬(wàn)年)。
后來(lái)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)二疊紀(jì)生物大滅絕分為兩個(gè)階段：
一次發(fā)生在瓜達(dá)魯普世末(約2.6億年前), 可能與當(dāng)時(shí)的峨眉山玄武巖大規(guī)模噴發(fā)有關(guān);另一次發(fā)生在二疊紀(jì)末期(約2.52億年前)。
“目前通常所說(shuō)的二疊紀(jì)末生物大滅絕，是指發(fā)生在二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交的生物滅絕事件?！?/strong>中科院南京地質(zhì)古生物所研究員張華說(shuō)。
人們熟知的三葉蟲，是當(dāng)時(shí)一種比較常見的生物，在我國(guó)許多地方都能挖掘到這種化石。在5億年前的海洋中，三葉蟲曾占據(jù)主導(dǎo)地位，堪稱海中霸主。但在這一次大滅絕中，三葉蟲徹底消失了，以后再也沒有出現(xiàn)過(guò)。
不僅是三葉蟲，這次生物大滅絕造成古生代非常繁盛的動(dòng)物群中許多主要門類滅絕或者大幅減少。比如四射珊瑚、橫板珊瑚、?、海蕾類等均遭受滅頂之災(zāi), 從此銷聲匿跡；還有古生代晚期腕足動(dòng)物，在大滅絕層位明顯小型化,曾經(jīng)繁盛的長(zhǎng)身貝目、扭月貝目、石燕目和直形貝目等均滅絕。
與此同時(shí)，地球的陸地生態(tài)系統(tǒng)也遭受重大打擊。
據(jù)張華介紹，當(dāng)時(shí)的地球大陸與現(xiàn)在完全不同，上億年的板塊運(yùn)動(dòng)，到了二疊紀(jì)全球各個(gè)主要大陸拼在一起，成為一個(gè)名為“泛古陸”的超級(jí)大陸。在廣闊的陸地上，滋養(yǎng)了許多植物和動(dòng)物，比如在華南地區(qū)以大羽羊齒為代表的熱帶雨林植物群，二疊紀(jì)晚期占主導(dǎo)地位的脊椎動(dòng)物二齒獸等。
但是，在這次空前的大滅絕中，以大羽羊齒為代表的熱帶雨林植物群基本消失，以二齒獸為代表的脊椎動(dòng)物群也受到重大打擊，數(shù)量銳減。
張華告訴記者，古生物學(xué)家根據(jù)化石記錄進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，約有95%的海洋生物物種和約75%的陸地生物物種慘遭滅絕。
科研人員在采集樣品。受訪者供圖
海洋明顯缺氧，生物被“憋死”
從寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之后的近3億年時(shí)間里，地球表面的海陸不斷變幻，生命不斷升級(jí)，每一紀(jì)都是新舞臺(tái)，每一紀(jì)都有新演員登場(chǎng)。
同時(shí)，也有大量物種淘汰，包括那些不可一世的霸主。那么，究竟是誰(shuí)在支配地球生命的輪回？
據(jù)張華介紹，二疊紀(jì)末生物大滅絕是地球史上最嚴(yán)重的事件，如果能夠找出確切原因，將有助于揭開其他幾次生物大滅絕的面紗，關(guān)于二疊紀(jì)末生物大滅絕的原因有多種猜測(cè)，比較流行的是火山噴發(fā)。
也曾經(jīng)有學(xué)者提出天體撞擊造成二疊紀(jì)末生物大滅絕，地外的小行星或者彗星撞擊地球，肯定會(huì)帶來(lái)空難性的后果，比如，它會(huì)帶來(lái)磁極倒轉(zhuǎn)、在陸地上引發(fā)大火、在海洋中引發(fā)巨型海嘯。但是，這種觀點(diǎn)沒有足夠的證據(jù)支撐，一直受到多方質(zhì)疑。
火山爆發(fā)
而火山爆發(fā)的觀點(diǎn)則更令人信服。俗話說(shuō)分久必合，合久必分。地球大陸在經(jīng)過(guò)板塊運(yùn)動(dòng)拼接在一起后，并未停止活動(dòng)，地球內(nèi)部強(qiáng)大的力量推動(dòng)板塊相互擠壓，造成大規(guī)模的火山噴發(fā)，泛大陸也于二疊紀(jì)末期逐漸分裂。在位于俄羅斯的西伯利亞，至今還留有大量的火山噴發(fā)痕跡。有人認(rèn)為，那是地球史上規(guī)模最大的火山噴發(fā)，噴射出大量的溫室氣體和礦物質(zhì)。
張華帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在對(duì)浙江長(zhǎng)興縣的一段地層剖面展開研究發(fā)現(xiàn)，這段地層曾是遠(yuǎn)古海洋，記錄了大滅絕前后約50萬(wàn)年的海洋地質(zhì)歷史。
他們對(duì)地層樣品中鐵、鉬、鈾、釩等對(duì)氧化還原非常敏感的元素進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，生物大滅絕期間，海洋處于缺氧環(huán)境，且大滅絕結(jié)束后一段時(shí)間，缺氧情形仍沒有顯著改變。此外，地層樣品中還發(fā)現(xiàn)了缺氧環(huán)境中常見的硫化物。
“我們比對(duì)了其他研究，發(fā)現(xiàn)大滅絕前后，全球海洋普遍出現(xiàn)了缺氧狀況。我們認(rèn)為，很可能是當(dāng)時(shí)的火山噴發(fā)等地質(zhì)事件產(chǎn)生了大量還原性物質(zhì)，并輸入海洋。海水里的氧氣被大量消耗，普遍性的缺氧出現(xiàn)，最終，大部分海洋生物死亡?！睆埲A說(shuō)。
從地下鉆取獲得的巖芯。受訪者供圖
火山噴發(fā)或?qū)е颅h(huán)境突變
目前，地球上一共有約150萬(wàn)種生物。這個(gè)數(shù)字聽起來(lái)非常多，但其實(shí)只占地球曾經(jīng)擁有的物種總數(shù)的1%。也就是說(shuō)，地球上曾經(jīng)居住著1.5億種生物，而如今，它們中的99%都滅絕了。
很多物種死于顯生宙的5次生物大滅絕，分別發(fā)生在4.3億年前的奧陶紀(jì)末、3.7億年前的晚泥盆世、2.5億年前的二疊紀(jì)末、2億年前的三疊紀(jì)末以及6600萬(wàn)年前的白堊紀(jì)末，恐龍的滅絕就發(fā)生在最后一次。
科學(xué)家們?cè)?jīng)列舉了不下20種可能造成整個(gè)生物圈毀滅的原因。
張華告訴記者，已有研究表明，大約6億年以來(lái)生命在不斷地演化，還沒有任何天外事件曾經(jīng)毀滅整個(gè)地球生物圈，所有這些生物大滅絕事件幾乎都伴隨有劇烈的全球性環(huán)境變化。
這些環(huán)境和氣候變化包括冰室效應(yīng)或溫室效應(yīng)，并導(dǎo)致大氣溫度劇烈變化、海洋酸化和缺氧、海洋微生物爆發(fā)等現(xiàn)象出現(xiàn), 所有這些都說(shuō)明劇烈的氣候環(huán)境變化是導(dǎo)致生物大滅絕發(fā)生的原因。
“其幕后黑手大多指向地球內(nèi)部的活動(dòng)造成的大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)”, 張華說(shuō)，即便是公眾關(guān)注的白堊紀(jì)末生物大滅絕事件，也逐漸被證實(shí)與德干玄武巖的噴發(fā)有密切聯(lián)系。
因此專家認(rèn)為，大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)觸發(fā)埋藏在地下的甲烷和二氧化碳等溫室氣體在短時(shí)間內(nèi)快速釋放，這些溫室氣體進(jìn)入大氣后引發(fā)地表環(huán)境劇烈變化，從而造成生物大滅絕。
自從有人類記錄以來(lái)，地球還沒有觀察到上千平方公里的大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)的現(xiàn)象，但是人類對(duì)地球環(huán)境帶來(lái)了前所未有的改變，造成大量CO2進(jìn)入大氣，如果這種趨勢(shì)長(zhǎng)期保持下去，那么地球生物圈進(jìn)入新一輪大滅絕在所難免。
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