生物大灭绝真相解密

大约在2.5亿年前,地球上发生了一次规模空前的生物大灭绝,它的毁灭性远远超过了6500万年前那次杀死了恐龙的生物灭绝。6500万年前的那次灾难毁灭了地球上50%的物种,而2.5亿年前的那一次,陆地上至少70%的物种、海洋中96%的物种都消失了。由于那次灭绝发生在古生代终结时的二叠纪和中生代开始时的三叠纪之间,古生物学家称之为“二叠纪-三叠纪生物大灭绝”。
  在二叠纪,地球上几乎所有陆地都聚在一起,形成了一块被称为“盘古”的超级大陆。这样一块超级大陆的形成改变了地球的气候,使绝大多数地方变得很温暖而且很干燥。那时的地球是生命的乐园。各种昆虫爬行于地面,飞翔于空中,包括原始的蜻蜓和蟑螂。森林中生活着巨大的以植物为食的爬行动物和两栖动物。鱼类统治着海洋,包括模样吓人的盾皮鱼,它们的身长可达9米。珊瑚虫和三叶虫是海洋中的“旺族”。
  然而,一切突然间改变了……

西伯利亚火山喷发和“二叠纪-三叠纪生物大灭绝”几乎发生在同一时期

  岩石中的秘密
  那次灭绝可谓铁证如山,因为它的细节“写”在了石头上,那些石头就形成于灭绝事件发生的时候,其中的化石透露了隐藏在遥远时光中的秘密。人们发现,在那些化石的记录中,一些生物突然消失了,例如,三叶虫在三叠纪的岩层中便一下子踪迹全无。
  究竟是什么导致了那场大灭绝呢?人们进行了大量研究,提出了种种假设,如气候的温暖化、寒冷化、海水盐分浓度的变化、栖息地的减少、海陆的变迁、超新星爆发和小行星撞击地球,等等。20世纪90年代早期,科学家们在西伯利亚找到了大量火山喷发留下的玄武岩,那些玄武岩形成于二叠纪末期,是当年一场大规模火山喷发的熔岩,面积达200万平方千米。这说明,在大灭绝发生的那个时候,地球上出现了一次规模惊人的火山喷发事件。

在二叠纪,地球上几乎所有陆地都聚在一起,周围被大洋所环绕

  2.5亿年前,地幔中聚集着巨大的压力,灼热的熔岩早已蓄势待发,这时,可能某种突发的事件触动了火山喷发的“开关”,这个事件究竟是什么,人们也有很多猜测,也许是某种剧烈的地质活动,也许是一个小行星撞击了地球,总之,一场大喷发开始了。到处火光冲天,烟雾弥漫,被称为洪流玄武岩的熔岩漫延开来,源源不断,动物们无处可逃。火山不断地喷发、停止、再喷发,这个过程延续了6万年,留下的原始洪流玄武岩也远远不止现在看到的200万平方千米,它的岩浆若覆盖整个美国,可使地面抬升1.6千米!
  能够为那次灭绝提供证据和说明其规模的地方还有人们在南非的卡陆盆地找到的印迹。现在的卡陆盆地是一个寸草不生的荒漠之地,但科学家们发现,3亿年前的地层却由大量洪水冲积而成的沉积物所构成,这表明3亿年前的卡陆盆地是一个非常潮湿的地方,生命曾经盛极一时,就在紧挨着这个地层的上面却突兀地缺乏任何生命迹象,那里的地层被科学家形容为“不毛地带”。卡陆盆地的地层印证了二叠纪末期,地球曾一度堕入到一个生物灭绝灾难中的推断。

海洋动物正在失去制造贝壳的海洋环境,它们的壳很薄,变得透明

  通常情况下,火山喷发会对地球环境形成程度不同的冲击。火山灰上升到大气层的高处,它们遮挡阳光,改变固有的天气模式。接下来就是二氧化碳,它们随火山喷出的气体进入大气,使大气变热,海洋也吸收很多碳,海水因此变得更酸了。
  西伯利亚火山剧烈的喷发和“二叠纪-三叠纪生物大灭绝”几乎发生在同一时期,这难道只是巧合吗?那场规模空前的大灭绝是否就肇因于西伯利亚火山喷发呢?要回答这个问题,科学家必须搞清楚那次大灭绝和火山的喷发是否存在联系,假若喷发发生在大灭绝之后,那么就不能认定它是大灭绝的“元凶”。这一疑问适合由地质年代学家来解决,他们擅长确定岩石的年龄。
  美国麻省理工学院的赛斯·伯吉斯和他的研究团队开始分析一些来自中国的岩石,它们形成于二叠纪的晚期。科学家们想通过这些古老的岩石确定西伯利亚火山喷发的准确时间。岩石包含了一些石灰岩层,它们是经历了漫长时间的沉淀后形成的沉积岩。最上层的部分最年轻。科学家们发现,在最低处的二叠纪岩层中,存在着很多动物化石,然而那些化石到了二叠纪更晚些的层面便消失了。人们由此推测,那场大灭绝发生在这两个层面所显示的年代范围中。伯吉斯等人还研究了石灰岩中的两种物质成分——碳和锆石。通过这项研究,他们推测了西伯利亚火山喷发的时间跨度。他们发现,岩石中的生物化石消失了6万年,而最后的1万年突然出现了碳的井喷式增长。

三叶虫化石

  海洋的“原始记录”
  与此同时,另一组来自英国爱丁堡大学的科学家发现,在岩石中的生物化石消失的那6万年里,海洋中的酸碱度也发生了改变,他们很想知道这是为什么,尤其是最后的1万年,假若那时海水的酸碱度也发生了突变,那就能和伯吉斯他们对碳的研究联系起来了。地球化学家马休·克拉克森和他的团队来到了中东国家阿联酋,研究那里的石灰岩,那些石灰岩曾经处在二叠纪海洋的海底,它们将向科学家提供一份来自二叠纪海洋的“原始记录”。
  在海水中,硼元素以两种不同的方式存在——硼酸和硼酸盐,它们的含量基于酸碱度的状况而有所不同。所以,只要确定了岩石中硼酸和硼酸盐的比率,或者说它们的相对含量,就能计算出那些岩石形成的时候海水的酸碱度状况了。通过这样的方法,克拉克森等人确定了岩层中以两种形式存在的硼的相对含量。他们发现,在二叠纪和三叠纪交界的地方,海洋酸碱度迅速改变,显示当时的海水变得更酸了。
  他们还发现,酸性的大幅度增强也发生于岩石中的生物化石消失的6万年时间段里的最后1万年,这说明,酸性的大幅度增强和碳的井喷式增长是相互关联的。由此,人们推测了当时的情景:在西伯利亚火山喷发的前5万年里,很多碳已经释放了出来,那时地球的表面已经被加热了。一些陆生动物无法适应这样的变化走向灭绝。接下来,更具毁灭性的喷发开始了,这一阶段发生在“最后的1万年”,它是第二波,也是最后一波大喷发,其产生的二氧化碳造成了碳的突然性增长。某种原因导致喷发释放了更多的碳,其中的一种可能是,由于温度极高,石灰岩被熔化,于是释放了其中的碳,它们随着气体被火山喷了出来。
  灾难会重演吗?
  大量的二氧化碳释放造成海水酸性的大幅度增强,给了当时的海洋生物最后的也是最致命的一击。假若海水的酸度过高,海洋生物的贝壳和骨骼就会受到损害,它们也难以制造新的贝壳。这种制造贝壳的过程使用钙,被称为“钙化”。
  但打击并非仅仅局限于海洋中,发生在海洋中的生态灾难又波及到陆地上,一场全球性的气候变暖和以异常天气为特征的气候变化使一些陆生动物走向了灭绝。至此,“二叠纪-三叠纪生物大灭绝”的真相终于可以说大白于天下了,原来,火山喷发确实是大灭绝的“元凶”。
  那场大灭绝之后,地球慢慢恢复,少数逃过了这场劫难的幸存者变成了新一轮动植物的祖先,这其中也包括恐龙的祖先。大灭绝虽然毫不留情地摧毁了旧有的生命体系,但也为新来者开辟了道路。
  不过地球的恢复期很漫长,它用了600万年为自己疗伤。到了三叠纪中期,地球上的生物群才恢复了它的多样性,然而那已是一个完全不同的生物体系了,万物焕然一新,生命又开始了新的旅程。
  大灭绝真相的披露令科学家们非常不安,因为他们发现,今天海洋中的情形非常像2.5亿年前的二叠纪,只是造成今天海水酸化的“元凶”不再是火山大喷发,而是人类自身。仅仅在过去250年的时间里,大气中二氧化碳的含量就攀升了40%。在今天的海洋,动物们正在失去制造贝壳的海洋环境,相应的掠食者也因此正在失去它们的食物。按照目前的发展势态,估计到2400年,地球上的海洋就会变得和大灭绝时候的海洋一样酸。
  大灭绝的真相正在告诫人类,现在是认真思考拯救家园的时候了。
  【责任编辑】庞 云
生物大灭绝真相解密

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