撲朔迷離的5次生物大滅絕事件

   在地球的發(fā)展史上，生命從無(wú)到有，再到多樣化，經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)數(shù)億年的時(shí)間。為了更直觀地理解地球的演化歷史，法國(guó)科學(xué)家里夫把46億年的時(shí)間壓縮成了一天：這一天的前1/4時(shí)間，地球上是一片死寂；等到了清早6點(diǎn)鐘的時(shí)候，最低級(jí)的藻類(lèi)開(kāi)始在海洋中出現(xiàn)，它們持續(xù)的時(shí)間最長(zhǎng)；一直到了晚上8點(diǎn)鐘，軟體動(dòng)物才開(kāi)始在海洋與湖沼中活動(dòng)；晚上11點(diǎn)半，恐龍出現(xiàn)，但只“露臉”了僅僅10分鐘便匆匆離去；最后20分鐘里，哺乳動(dòng)物出現(xiàn)，并迅速地分化；11點(diǎn)50分，靈長(zhǎng)類(lèi)的祖先登臺(tái)，最后兩分鐘的時(shí)間里，它們的大腦擴(kuò)大了3倍，成為人類(lèi)。

里夫的描繪就好比是一場(chǎng)演出，將各類(lèi)生物比作舞臺(tái)上的演員，它們依次登臺(tái)，演繹了一場(chǎng)隆重的精彩晚會(huì)。

但是，有人登場(chǎng)，就會(huì)有人退場(chǎng)。

在這漫長(zhǎng)的時(shí)期里，不單單是生物生生死死的過(guò)程，也是無(wú)數(shù)物種由誕生到滅絕的過(guò)程。根據(jù)化石記錄，我們的地球至少已經(jīng)發(fā)生過(guò)五次大的生物滅絕和若干次小型的生物滅絕事件。也許會(huì)有很不多人不解，有關(guān)遠(yuǎn)古時(shí)代生物滅絕的研究有什么現(xiàn)實(shí)意義呢？在地質(zhì)學(xué)的研究中，有一個(gè)重要的思維方法稱為“以古論今，論未來(lái)”，了解過(guò)去最終目的是為了更好地了解現(xiàn)在并預(yù)測(cè)未來(lái)。如果你知道我們現(xiàn)在的地球也正處在新一輪的生物大滅絕時(shí)期，你就會(huì)真真切切地體會(huì)到一種危機(jī)感了。

接下來(lái)，讓我們一起走進(jìn)遠(yuǎn)古時(shí)代，探索生物大滅絕的奧秘……

第1次：4.4億年前冰河期的生物大滅絕

在奧陶紀(jì)時(shí)期，地球上淺海廣布，氣候十分適宜生物的生長(zhǎng)，海洋生物十分繁盛，比如三葉蟲(chóng)、腕足類(lèi)、雙殼類(lèi)、腹足類(lèi)、海百合、珊瑚、海綿類(lèi)、鸚鵡螺、牙形石、藻類(lèi)等。

然而，到了大約4.46億年至4.44億年前，即奧陶紀(jì)末期，這兩百萬(wàn)年間地球上發(fā)生了第一次大規(guī)模的物種滅絕事件，所以，又被稱作是“奧陶紀(jì)滅絕事件。在這次滅絕事件中，約85%的物種滅亡，約27%的科與57%的屬滅絕，從滅絕的數(shù)量上看，在五次大滅絕事件中排名第三位。

關(guān)于生物滅絕的原因，古生物學(xué)家認(rèn)為是由全球氣候變冷造成的，當(dāng)時(shí)的地球正經(jīng)歷安第斯-撒哈拉冰河時(shí)期，大片的冰川使洋流和大氣環(huán)流變冷，全球溫度下降，冰川鎖住了水，導(dǎo)致海平面下降，改變了生物的生存環(huán)境，沿海生物圈被嚴(yán)重破壞了，最終導(dǎo)致大量物種滅絕。

值得人們注意的是，在這次生物大滅絕過(guò)后不久，進(jìn)入地質(zhì)歷史上的志留紀(jì)時(shí)期，地球生物又開(kāi)始迅速?gòu)?fù)蘇，那些幸存者是如何躲避過(guò)災(zāi)難獲得重生的呢？

2005年7月，我國(guó)一位地質(zhì)學(xué)家在浙江杭州市余杭鎮(zhèn)安樂(lè)山進(jìn)行地質(zhì)資源調(diào)查時(shí)，不經(jīng)意間在一座亭子旁邊的石壁上發(fā)現(xiàn)了直徑僅幾毫米的貝殼化石，后來(lái)經(jīng)過(guò)地質(zhì)學(xué)家的不斷研究，發(fā)現(xiàn)了三葉蟲(chóng)、海百合等多種化石，而且它們屬于4.4億年前的奧陶紀(jì)與志留紀(jì)時(shí)期之間，這些小小的生物就是奧陶紀(jì)末期到志留紀(jì)早期生物演化的連接。專家分析，在奧陶紀(jì)末期、志留紀(jì)早期，杭州還處在南半球低緯度地區(qū)，屬于海洋深水區(qū)，而原始動(dòng)物只能在淺水中生存，但是，物競(jìng)天擇，適者生存，在面臨環(huán)境異常變化時(shí)，只有那些主動(dòng)采取措施對(duì)自身體型進(jìn)行改造的生物才能逐漸適應(yīng)深水環(huán)境，借助淺水區(qū)向深水區(qū)過(guò)渡的特殊地理環(huán)境，遷移到深水處，躲過(guò)了那場(chǎng)大災(zāi)難，從而使杭州地區(qū)成為奧陶紀(jì)末期生物大滅絕時(shí)一些生物幸存的“避難所”。所以，有人這么猜測(cè)：杭州地區(qū)是否曾經(jīng)為地球生命留下了唯一的種子？至少可以說(shuō)，杭州這個(gè)深水區(qū)曾經(jīng)是志留紀(jì)生物復(fù)蘇的源泉之一。

第2次：3.75億年前海洋生物遭到重創(chuàng)的生物大滅絕

泥盆紀(jì)時(shí)許多地區(qū)升起，露出海面成為陸地，古地理面貌發(fā)生了很大變化，蕨類(lèi)植物繁盛，昆蟲(chóng)和兩棲類(lèi)興起，脊椎動(dòng)物進(jìn)入飛躍發(fā)展時(shí)期，魚(yú)形動(dòng)物數(shù)量和種類(lèi)增多，現(xiàn)代魚(yú)類(lèi)開(kāi)始發(fā)展，所以泥盆紀(jì)常被稱為“魚(yú)類(lèi)時(shí)代”。

但是，在3.75億年前至3.60億年前， 泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)過(guò)渡時(shí)期發(fā)生了一次生物大滅絕，這次事件持續(xù)了近2000萬(wàn)年，期間有多次滅絕高峰期，使得海洋生物大量滅絕，而陸地生物受到的影響較小。從規(guī)模上看，82%的海洋物種滅絕，當(dāng)時(shí)淺海的珊瑚幾乎全部滅絕，深海珊瑚也部分滅絕，在五次大滅絕事件中排名第四位。

關(guān)于此次滅絕事件的原因，有學(xué)者認(rèn)為是一次與奧陶紀(jì)末期相似的全球變冷事件，即地球進(jìn)入卡魯冰河時(shí)期所致；也有學(xué)者認(rèn)為是此期間發(fā)生過(guò)彗星撞擊地球事件所致；還有人認(rèn)為是陸生植物大量繁育，它們進(jìn)化出發(fā)達(dá)的根系深入地表土之下數(shù)米，加速了陸地巖石土壤的風(fēng)化，大量鐵等元素釋放進(jìn)入地表水，造成了水系的富營(yíng)養(yǎng)化，從而導(dǎo)致了海底缺氧事件。

2010年，美國(guó)俄亥俄大學(xué)一位科學(xué)家提出了新的觀點(diǎn)。他研究發(fā)現(xiàn)：自然界的物種存在著自然滅絕在過(guò)程，新的物種會(huì)不斷取代舊物種，但是相對(duì)于這種緩慢的自然滅絕過(guò)程而言，雖然泥盆紀(jì)后期發(fā)生滅絕的物種數(shù)量并沒(méi)有顯著增高，但新生的物種數(shù)量卻十分稀少，從而導(dǎo)致生物物種的相對(duì)減少，即生物滅絕現(xiàn)象。

這意味著什么呢？他的觀點(diǎn)是：大規(guī)模的物種入侵阻止了新物種的形成過(guò)程，從而引發(fā)了生物滅絕。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在泥盆紀(jì)時(shí)期，隨著地質(zhì)變遷，海平面發(fā)生變化，陸地彼此聯(lián)合，陸地生態(tài)系統(tǒng)開(kāi)始形成，兩棲動(dòng)物也開(kāi)始向著陸地邁進(jìn)，某些物種得以進(jìn)入到它們此前從未居住過(guò)的環(huán)境之中。對(duì)于環(huán)境來(lái)說(shuō)，這些新走進(jìn)來(lái)的物種就是入侵物種，它們的大量繁盛，搶占領(lǐng)地和食物資源，阻止了新物種的產(chǎn)生。因此，阻止生物入侵，對(duì)于如今的生物多樣性保護(hù)而言，仍然有重要的啟示意義。

第3次：2.5億年前巨型火山爆發(fā)導(dǎo)致的生物大滅絕

在2.5億年前的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)過(guò)渡時(shí)期，地球上發(fā)生了迄今為止已知的最大規(guī)模的物種滅絕事件，總共約57%的科、83%的屬、大約96%的海洋生物的種、約70%的陸地生物的種滅絕了。

這次滅絕事件又是如何發(fā)生的呢？最近，美國(guó)麻省理工學(xué)院和中科院南京地質(zhì)古生物所的科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，這次大規(guī)模的生物大滅絕，只經(jīng)歷了短短6萬(wàn)年的時(shí)間，這對(duì)于整個(gè)地球史而言，僅僅是“眨眼之間”。

在那個(gè)時(shí)代，火山頻繁爆發(fā)，沉積下來(lái)的火山灰掩蓋了一切，卻又準(zhǔn)確地記錄下了當(dāng)時(shí)的情景，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)浙江長(zhǎng)興煤山，有一段地層剖面，清晰地反映了當(dāng)時(shí)動(dòng)物滅絕的過(guò)程：在地層剖面中，蜓、四射珊瑚、三葉蟲(chóng)……這些生物，隨著時(shí)間的推移，越往地層的上方就越稀少，最后絕跡了?？茖W(xué)家們采用碳同位素分析等方法確定這些事件發(fā)生的具體時(shí)間，發(fā)現(xiàn)煤山剖面標(biāo)志生物大滅絕開(kāi)始的25層火山灰為2.51941億年前，終結(jié)于2.51880億年前，這意味著大滅絕發(fā)生在大約6萬(wàn)年這一時(shí)間段內(nèi)，并且是一次突發(fā)性的滅絕事件。

而且，經(jīng)過(guò)計(jì)算，在當(dāng)時(shí)的生物大滅絕初期，地球的溫度是25℃，而生物大滅絕結(jié)束，溫度為33℃，短短幾萬(wàn)年的時(shí)間里地球溫度升高了8℃，這足以說(shuō)明當(dāng)時(shí)的地球經(jīng)歷了一張全球范圍的高溫期，溫度升高，氣候干旱，森林野火不斷直至燃燒殆盡，二氧化碳濃度升高，海洋生物也缺氧而大批死亡。其罪魁禍?zhǔn)?，就是?dāng)時(shí)大規(guī)模的火山活動(dòng)，導(dǎo)致地表大量溫室氣體釋放和快速的溫室效應(yīng)。

第4次：2.08億年前原因不明的生物大滅絕

在距今2.08億年前的三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)過(guò)渡時(shí)期，地球上發(fā)生了第四次生物大滅絕事件，這次滅絕事件的影響遍及陸地與海洋，導(dǎo)致大約23%的科與48%的屬的生物滅絕。也正是這次滅絕事件，給恐龍?zhí)峁V闊的生存空間，使得恐龍成為侏羅紀(jì)的優(yōu)勢(shì)陸地動(dòng)物。

這次滅絕事件歷時(shí)很短，不足一萬(wàn)年的時(shí)間，其原因至今未有定論。

最常見(jiàn)的觀點(diǎn)是，隕石撞擊地球所致。法國(guó)有個(gè)羅什舒阿爾隕石坑，地質(zhì)年代大約是2.01億年前，但這個(gè)侵蝕過(guò)的隕石坑，直徑約25公里，原始直徑可能約50公里，但是也有專家認(rèn)為這樣的規(guī)模對(duì)于造成生物滅絕而言顯得影響太小了。2013年，日本的科學(xué)家在日本岐阜縣坂祝町河流沿岸和大分縣津久見(jiàn)市的海岸附近發(fā)現(xiàn)了濃度很高的金屬鋨，這種金屬在地表上非常罕見(jiàn)，但在隕星內(nèi)則含量豐富，同位素分析證實(shí)，新發(fā)現(xiàn)的鋨與地表本來(lái)存在的鋨不同，其來(lái)源是隕星。他們認(rèn)為這是一顆直徑為3.3～7.8公里的隕星撞擊地球所致，此次撞擊導(dǎo)致了三疊紀(jì)－侏羅紀(jì)生物大滅絕。

還有種觀點(diǎn)認(rèn)為：這一事件與當(dāng)時(shí)大規(guī)模火山爆發(fā)所引發(fā)的氣候變化有關(guān)。在三疊紀(jì)時(shí)期，火山爆發(fā)噴涌大量巖漿和大量氣體，改變了當(dāng)時(shí)的氣候條件，排放的二氧化碳還可能會(huì)酸化海洋，造成海洋及陸地生物的滅絕。

第5次：6500萬(wàn)年前恐龍時(shí)代的生物大滅絕

2013年2月15日，一顆編號(hào)為2012DA14的近地小行星以距離地球僅僅27000公里的位置略過(guò)，盡管它沒(méi)有撞擊地球，卻著實(shí)讓科學(xué)家們捏了一把汗。因?yàn)檫@顆小行星直徑約44米，重量達(dá)12萬(wàn)噸，如果撞擊了地球，它將釋放將相當(dāng)于230萬(wàn)噸爆炸當(dāng)量的能量，近乎于1908年震驚世界的俄羅斯西伯利亞通古斯大爆炸的能量。

然而，我們的地球并不是每次都能那么幸運(yùn)。如今的地球上大大小小的隕石坑數(shù)以百計(jì)，每一個(gè)都代表著當(dāng)年的創(chuàng)傷。其中最著名的一次撞擊事件，造成了地球上第五次生物大滅絕，當(dāng)年地球的霸主恐龍也不幸全軍覆沒(méi)，那就是?？颂K魯伯隕石撞擊事件。

恐龍是一類(lèi)能以后肢支撐身體直立行走的脊椎動(dòng)物，大多數(shù)棲息于陸地上，最早出現(xiàn)在約2.25億年前的三疊紀(jì)晚期，統(tǒng)治全球陸地生態(tài)系統(tǒng)超過(guò)1億6千萬(wàn)年之久，直到約6500萬(wàn)年前的白堊紀(jì)晚期滅絕。但是，恐龍的后代——鳥(niǎo)類(lèi)存活下來(lái)，并繁衍至今。

關(guān)于恐龍的滅絕，科學(xué)家們提出了五花八門(mén)的假說(shuō)，其中比較著名的有：“氣候變遷說(shuō)”，講的是6500萬(wàn)年前的地球氣候陡然變化造成大批動(dòng)植物死亡；“地磁變化說(shuō)”，當(dāng)年的地球磁場(chǎng)突然發(fā)生變化使得大批動(dòng)物遭受滅頂之災(zāi)；“酸雨說(shuō)”，白堊紀(jì)末期可能下過(guò)強(qiáng)烈的酸雨，造成恐龍中毒而滅絕；“被子植物中毒說(shuō)”，地球上的被子植物逐漸取代了裸子植物之后，其中含有的毒素被動(dòng)物食用之后累積從而導(dǎo)致恐龍滅絕。當(dāng)然，每一種假說(shuō)都有它科學(xué)的一面，也會(huì)有爭(zhēng)議的地方?，F(xiàn)今，被國(guó)際社會(huì)認(rèn)可的是“隕石撞擊說(shuō)”。

20世紀(jì)70年代末，一位名叫格倫·彭菲爾德的地質(zhì)學(xué)家在墨西哥尤卡坦半島的?？颂K魯伯地區(qū)從事石油勘探工作時(shí)，驚奇地發(fā)現(xiàn)在尤卡坦半島外海的海床之下，有個(gè)直徑達(dá)70公里的環(huán)狀地形，然后他查閱了相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)尤卡坦半島也有一個(gè)這樣的弧狀地形，二者居然可以組成一個(gè)完整的圓形，直徑達(dá)180公里寬。但是，由于他是從事石油勘探工作的，未能公開(kāi)這些與石油無(wú)關(guān)的發(fā)現(xiàn)。

后來(lái)，不斷有科學(xué)家們?cè)诖说赜行碌陌l(fā)現(xiàn)，比如沖擊石英、重力異常、玻璃隕石等足以證明這個(gè)圓形構(gòu)造是隕石撞擊形成的，而且推測(cè)這個(gè)撞擊體的直徑至少有10公里，撞擊產(chǎn)生的能量相當(dāng)于10¹⁴TNT當(dāng)量，在全世界所有已知爆炸事件中規(guī)模最大的一次。再后來(lái)，有人研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)隕石撞擊坑的形成年代大約是6500萬(wàn)年前，于是，隨著研究的不斷深入，科學(xué)家確認(rèn)了?？颂K魯伯隕石撞擊事件是造成白堊紀(jì)-第三紀(jì)恐龍大滅絕的原因。

?？颂K魯伯撞擊事件會(huì)引發(fā)大規(guī)模海嘯、地震與火山爆發(fā)，撞擊產(chǎn)生的碎片和灰塵會(huì)造成全球性的風(fēng)暴，長(zhǎng)時(shí)期遮辟陽(yáng)光，妨礙植物的光合作用，造成生態(tài)系統(tǒng)的瓦解，一系列的災(zāi)難最終導(dǎo)致約17%的科、50%的屬、75%的物種滅絕，滅絕事件的規(guī)模在五次大滅絕事件中排名第二。（文/夕誠(chéng) 攝影/馬志飛）

海百合 晚三疊紀(jì) 中國(guó)貴州

海百合化石 晚三疊紀(jì) 德國(guó)

劍齒虎化石

劍石+菊石化石 志留紀(jì) 摩洛哥

三葉蟲(chóng)化石 泥盆紀(jì) 摩洛哥

三葉蟲(chóng)化石 泥盆紀(jì) 摩洛哥

妖精翼龍化石

鰩魚(yú)（刺鰩）化石 始新世 美國(guó)懷俄明州

魚(yú)龍+菊石化石  早三疊紀(jì) 中國(guó)貴州