資料來源:科學技術日報
在生物進化的潮流中,曾發生過大滅絕,地球生物界基本恢復了原始狀態,這就是二疊紀末的生命大滅絕。 但是,是什么引起了這次的大滅絕呢?
最近,中國科學技術大學肖益林教授團隊和沈延安教授團隊的研究表明,迅速加強的大陸風化作用引起的海水組成變化是二疊紀末生命大滅絕事件的重要環境因素。
佩爾木紀末生命大滅絕的原因長期以來是個謎,科學家提出了小行星撞擊、海底可燃冰快速分解、大規模火山爆發等多種解釋,但具體的驅動機制和環境因素目前學術界尚未形成統一的認知。
事件再現
二疊紀末許多生物蒸發了
化石記錄顯示,5億4000萬年來,地球上發生了5次有意義的生命滅絕。 其中,發生在二疊紀末的滅絕事件是嚴重、規模較大的生命滅絕事件之一。 其滅絕過程的特點是規模大、時間短、滅絕后生命系統恢復極其緩慢。 沈延安告訴科技日報記者。
佩爾木紀末的生命滅絕導致了80%以上的海洋生物的消失。
他說,二疊紀末的生命滅絕事件導致了珊瑚、三葉蟲、放射蟲等海洋生物的80%以上的消失,陸棲的單弓類群動物和多個爬行類群動物等陸地生物的75%以上消失。 以滅絕物種的規模來說,比約6500萬年前發生的白堊紀的迪諾滅絕還要嚴重。 根據新的年齡數據,二疊紀末的生命滅絕規模較大,但發生時期卻仿佛只有10萬年左右蒸發了許多生命,陸地和海洋都陷入了沉默。
更重要的是,二疊紀末生命系統受到嚴重破壞。 這是因為與其他滅絕事件不同,二疊紀末的生命滅絕事件后,生命系統的完全恢復持續了約500萬年。
沈延安表示,探究這次生命大滅絕的原因具有重要的現實意義。 生命起源和演化的研究一直是自然科學的重大科學問題。 研究佩爾木紀末生命大滅絕的原因使人們對過去生命進化的過程有了充分的了解,談古代理論,為預測未來地球環境和生命系統的一些變化提供了重要的啟示。 沈延安說。
嫌疑人1
壞脾氣的大反派火山爆發了
一些研究者認為火山爆發是二疊紀末生命滅絕的真正原因。
例如,加拿大卡爾加里大學格拉斯比教授的研究小組認為,這次大滅絕的原因是巨大火山的噴發,從加拿大北極圈的火山灰地層中發現了2億5000萬年前生命滅絕的層準汞的異常富集。 這個發現是解釋二疊紀末生命大滅絕原因的有力證據。 因為水銀的異常富集被認為是火山活動引起的。
他們的研究表明,全球大規模火山爆發,大氣含氧量下降,許多海洋生物和陸地生物窒息死亡,火山爆發后產生的大量沉淀物和溫室氣體引發酸雨和全球變暖,給當時地球的大部分物種帶來了沉重的打擊。
另外,中國地質大學(武漢)謝樹成小組的研究也表明,這次生命大滅絕與火山爆發有關。 采集和拆除距今約2億5200萬年前的生物化石及其地層,導致西伯利亞等火山爆發、大量二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體與有害氣體的釋放、超大陸聚合引發的其他因素的結合,導致地球環境惡化、全球變暖、海洋缺氧、大量生物滅絕。
嫌疑人2
一箭雙雕的殺手大陸風化作用
沈延安課題組也贊成西伯利亞火成巖省的噴發引發了這次生命滅絕,但他指出,大規模的火山噴發只是觸發了生命滅絕,大陸風化作用加速了炮彈針對二疊紀生命的速度。
雖然秘魯紀末滅絕導致陸地和海洋生命滅絕,但這如何聯系陸地和海洋生態系統的變化與生命滅絕的關系一直是重要的科學問題。 大陸的風化作用是連接陸地和海洋的紐帶之一。
風化作用是指地表或接近地表的堅硬巖石、礦物在與大氣、水和生物接觸的過程中發生物理、化學變化,在原地形成松散沉積物的全過程。
沈延安表示,在滅絕前夕,海水的鋰同位素組成大幅下降。 這一特征延續到早三疊世開始,表現出當時迅速增強的世界性大陸風化作用。
大陸風化作用的增強將生命營養元素如磷、氮、硅等帶入海洋,從而促進海洋初級生產力的提高和海洋的富營養化等,這類似于人類活動造成的現代近海海域和湖泊的富營養化過程,這些生物和化學過程消耗了海洋大量的氧氣。 因為,這是引起海洋缺氧的重要因素之一,海洋缺氧直接導致海洋各種生物的大量滅亡。 沈延安說。
嫌疑人3
無意中海底燃燒的冰
除了上述兩種說法之外,還有人認為,二疊紀末生命大滅絕的犯人是海底可燃冰的迅速分解。
可燃冰主要是指埋藏在海底沉積物中的甲烷,在海水較大的壓力下,可以穩定地存在于300,500米的深度。 但是,當壓力急劇下降時,埋藏在沉積物中的甲烷迅速釋放到海洋和大氣中,約10 20年內迅速轉化為二氧化碳,從而引發全球變暖,生物滅絕。
但沈延安指出,二疊紀末期,引起可燃冰快速分解的地質因素主要是海面突然下降。 普遍接受的觀點是,海底可燃冰的快速分解是局部的,可能是二疊紀末生命大滅絕的主要原因之一,但絕不是主導因素。
另外,也有人認為,在二疊紀末的生命大滅絕中,來自天外的來客扮演了破壞者的角色,小行星和彗星猛撞地球,其強烈的沖擊波瞬間殺死了數千平方公里的生物。 但是,關于這個理論,至今還沒有發現非常確鑿的地質證據。
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在浩劫中逃出生天的生物
二疊紀末生命大滅絕給世界帶來的破壞是毀滅性的。 但是,無論環境多么險惡,也有少數陸地和海洋物種幸存了下來。
這些物種都抗壓能力強,耐心高。 中國科學院南京地質古生物研究所的沈樹忠說,例如海豆芽是成功生存下來的海洋生物。 從外形看,像肥胖版的豆芽,是世界上發現的生物中歷史悠久的腕足類海洋生物,生活在溫帶和熱帶海域。
存活的陸地生物比海洋生物多一點。 中國科學院南京地質古生物研究所古植物學家王軍指出,包括蕨類、石松類、有節類、銀杏類、松柏類在內,都在繼續。 雖然這些相繼發生的被分為大類,但各個大類只有幾個成功幸存了下來。 例如,古銀杏。 那時的銀杏和現在的銀杏完全不同,樹葉分很多枝,而且葉子和毛的樣子很像。
佩爾姆二疊紀末的生命大滅絕具有破壞性,但也存在著巨大的生態空之間。 沈樹忠說,這提供了下一個三疊紀陸地、海洋生物甚至很快出現的地球霸主,也許是生態系統迅速發展的機會。
(原標題“為什么他們比霸王龍更悲慘地解決了2億5000萬年前的殺人事件?”
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