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二叠纪末期的生物毁灭时间年代

发布时间:2019-07-18 02:52:19

二叠纪末期的生物毁灭时间年代 ——

我们每天都能从报纸或电视上获知很多诸如“某某动物只剩下数千只”、“某某植物濒临灭绝”之类信息。这些信息提醒我们,地球上的这些生命正在离我们远去。当我们回顾整个地球历史,自有生命以来地球经历了至少5次大规模的生物灭绝事件,每一次都带走了无数地球上的生命。而在这其中,发生在2.5亿年前的二叠纪末期的生物灭绝事件无疑是残酷的。从生命的乐园到人间地狱古老的岩石中所藏有的生物化石正是地球过去的点点滴滴的记录,地质学家则通过对这些岩石的研究了解地球过去所发生的一切。在距今3亿年左右的二叠纪,地球在经历了数十亿年的演化之后真正成了生命的乐园。二叠纪的海水温暖而清澈,有很多小生命生活在其中,例如珊瑚虫、苔藓虫、有孔虫、海绵等等。这些小的生命在海洋中繁衍生长,在长达数千万年的时间里面创造了一个世间奇迹——超大面积的海洋生物礁。假想一下,当时的地球上到处都是像今日澳大利亚的大堡礁这样的人间天堂,那有多么的惬意。你可千万别小看了这些小生命和生物礁,正是它们在美国的德克萨斯州和新墨西哥州等地形成了上百个石油和天然气田,为现在的我们提供大量的能源。在二叠纪的陆地上,更是一片郁郁葱葱的繁盛景象,到处都是森林、草原,各种奇树异草随处可见。这些陆生植物的多样性进一步增加,在全球范围内形成了四个大的植物地理区,以适应不同的环境。在二叠纪的那些些蕨齿类、木本石松类植物中间,飞舞着各式各样的昆虫,它们大多跟我们今天看到的那些蜻蜓、蝗虫、蟑螂和甲虫一样。在森林、草原和沼泽,你随时可以看到各种各样的大型动物逡巡其间。这些动物大都有两到三米长,有的甚至能达到五米以上。它们有的像现在的鳄鱼,有的像白垩纪的恐龙,还有些像巨型的穿山甲。不过请你放心,这些动物大多数以植物为食,性格比较温顺,能够和睦相处。但是也有一些动物非常彪悍,比如生活在沙漠中的丽齿兽。它们外形像狼,有着极强的奔跑能力,还拥有锐利的牙齿,能够轻易捕捉到猎物并撕开猎物的皮肉……这样欣欣向荣的景象持续了几千万年。到了2.5亿年前,也就是二叠纪的末期,却发生了巨大的变化。科学家们发现众多的动植物化石在二叠系的地层中突然奇迹般地全部失踪,也就是说之前我们描述的那些热闹的生物礁、茂密的植物、飞舞的昆虫和各种大型动物在这个时期一下子从地球上消失了。地球不再是生命的乐园,大部分生命在短时期内变得荡然无存,只剩下极少的部分生物在苦苦挣扎。据科学家统计,有多达95%的海洋生物和70%陆生生物在二叠纪末期惨遭灭绝。要知道,即便是为众人所熟知的白垩纪“恐龙灭绝”事件,其规模也仅仅相当于这次灭绝事件的三分之一。那么,究竟是什么导致了这次地球生命的“大清洗”事件呢?科学家们运用各种手段对二叠纪末期的岩石进行研究,挖掘其中蕴藏的信息,以获悉到底发生了什么。天外来客?与所有地球曾经发生过的灾变事件一样,科学家首先怀疑的是“天外来客”——例如我们常提到“在6500万年前的白垩纪,一颗巨大的小行星击中地球,于是恐龙灭绝了”。从上个世纪90年代到本世纪,一些科学家对二叠纪末期的地层岩石进行研究,发现有一种叫铱的金属元素非常富集。铱这种金属主要来自外太空,而地球上出现的铱元素富集通常与小天体的撞击有关。比如在上个世纪80年代,奥瓦雷斯就据此推断出白垩纪的恐龙灭绝是小天体撞击造成的。因此,这些科学家也怀疑二叠纪末期的生物灭绝事件与小行星的撞击有关。随着进一步的研究,科学家们又在二叠纪末期的地层岩石中发现了富勒烯、微粒球和冲击石英等证据。富勒烯是一种特殊的物质,它的结构里面包裹着一些地外气体。巴苏和他的合作者在南极的格拉菲特山峰发现了一些陨石碎片,这些陨石碎片恰好夹在二叠纪末期的地层岩石中。这些新的证据似乎将二叠纪末期的生物灭绝的元凶指向了外来天体的撞击。这些科学家认为,在大约2.5亿年前有一颗小行星或者彗星猛烈地撞击了地球,其威力巨大,造成强烈的震波迅速席卷全球,瞬间杀死了周围方圆上千平方公里内的所有生物。更厉害的是,这次撞击激起了巨量的尘埃,这些尘埃悬浮在空中遮天蔽日,一方面造成全球气温下降,另一方面又阻碍了生物的光合作用,使整个生态系统遭到严重破坏。这些结果必然造成生物的大灭绝。当然,这次“天地大碰撞”应该比很多年后造成恐龙灭绝的那次碰撞来得更加猛烈。但是近些年来,反对这种假说的声音逐渐多了起来。首先,这么大的撞击事件,必然会在地球上留下撞击的痕迹,比如造成恐龙灭绝的那次撞击事件就在墨西哥留下了一个大坑。而至今也没有人发现发生在二叠纪末期这次撞击留下的撞击坑。其次,这样剧烈的撞击还会造成岩石碎片和尘埃遍布全球,而至今除了在南极发现的一点陨石样品,再没有新的陨石在二叠纪末期地层的岩石中被发现。第三,越来越多新的研究证实,在更多二叠纪末期地层中并没有发现铱的富集,也没有发现富勒烯。这么看来,天体碰撞的说法确实得打上一个大大的问号。火山成因?早在上个世纪90年代,科学家在西伯利亚的冻土层下面发现了绵延数千公里的火山岩,这一套岩石被称为“西伯利亚大火成岩省”。火山岩的形成与火山和岩浆有着直接的关系。也就是说,在很多年前的西伯利亚,连绵数千公里的地壳被火山熔岩撕裂,岩浆如洪水般地涌出,在数百万平方公里的土地上肆虐蔓延,并终早就了这一大套火山岩。科学家们通过进一步研究发现,这次巨大的火山喷发事件发生在大约2.5亿年前,前后延续了100多万年。随着进一步工作,科学家们在中国西南的峨眉山和印度西北的潘加也都发现了大规模的火成岩省,这些火山岩经过鉴定也产于2.5亿年左右,与西伯利亚大火成岩省基本形成于同一时期。这些大规模的火山喷发事件恰好与二叠纪末期的生物灭绝事件在时间非常吻合。于是科学家自然就考虑,这些火山爆发事件跟生物灭绝事件会不会有什么关系呢?科学家们对现代和古代的一系列火山喷发事件进行了研究,了解到大规模火山爆发会对全球气候产生巨大的影响。科学家们认为,持续不断的火山喷发会把大量火山气体和火山灰带进地球大气。一方面,大量的火山灰喷入空中,进而弥散到全球各个地区,它们会遮挡阳光的照射,这样就阻碍了植物的光合作用,并从根本上破坏了整个地球的生物链;另一方面,火山喷出的二氧化碳气体通过长期的积累,必然造成温室效应,使地球温度持续上升;再就是火山还喷出大量二氧化硫和硫化氢等气体,这些气体有剧毒,可以直接毒害生物,还与空气中水蒸气的结合形成酸雨,落到地表和海洋中,造成生态环境的极大破坏。科学家利用这些理论提出了二叠纪末期全球生物灭绝事件的“火山成因说”。但是,仅仅靠这些猜测和联系是远远不够的,科学家还需要找到更加直接的证据来将火山爆发和生物灭绝紧紧地联系起来。前些天,一个中美联合的研究小组在着名杂志《科学》上发表了一篇文章,为“火山成因说”提供了有力和直接的证据。这些科学家在中国的四川省找到了两套非常相似的地层。经过鉴定,这两套地层大概都产于2.6亿年左右。每套地层中都同时包含了两种不同的岩石,一是峨眉山大火成岩省的火山岩,二是二叠系的沉积岩。其中火山岩代表着二叠纪的火山喷发事件,而沉积岩中则记录了某些二叠纪的浮游生物的灭绝。通过将这些岩石进行对比研究,科学家们发现火山喷发与浮游生物的灭绝几乎是同时发生的,这直接说明了在二叠纪火山喷发与生物灭绝事件具有非常密切的关系。科学家并不满足于此,他们要进一步了解,火山喷发究竟是怎样一步步影响到生物?要了解这些,必须对二叠纪时期海洋、大气环境有非常详细的了解。于是地球化学家们提取岩石中存留的化学信息,以了解当时海洋的化学信息。然后科学家们将这些信息汇总、进行模拟,以重现二叠纪时期的地球气候环境。在二叠纪的大部分时间里,海洋都是一片“椰林树影,水清沙幼,蓝天白云”景象;可是到了二叠纪末期,海洋环境变得完全不同了。科学家们经过多年的研究发现,二叠纪末期的海洋居然是一个缺少氧气的海洋。缺氧的海洋是个什么概念呢?举个简单的例子,凡是养过鱼的人都知道,在鱼缸里面通常得加入一个空气泵,它向水中源源不断地提供空气。如果没有这个设备,鱼缸里的鱼就很容易因为缺乏氧气而死去。在今天的海洋中,空气和海水之间的交换作用,就像鱼缸中空气泵的作用一样,会使海洋中溶解大量的氧气,所以各式各样的动物得以生活其中。而二叠纪末期的海洋中就缺少这些溶解的氧气,所以很多海洋生物自然无法生存。更可怕的是,这时期的海洋中不但没有氧气,反而溶解了大量剧毒的硫化氢气体。可以想象一下,在二叠纪末期的海洋生物不但没有足够氧气进行呼吸,还得整日泡在毒药中间。处于如此悲惨的境地,这些生物想不灭绝都难。那么,这样的海洋是如何形成的呢?通过计算机的模拟,科学家对“火山成因说”做了进一步的修正。新的理论认为,2.5亿年前西伯利亚火山群持续喷发的时候,岩浆喷出仅仅影响了周边的生态系统,并没有造成全球性的影响。火山大量喷出的各种火山气——特别二氧化碳喷入大气,这样经过持续的积累,造成地球上的温室效应,导致全球变暖和海水温度上升。在通常情况下,较低温度的海水更有利于溶解较多的氧气,因此这个时期的海洋容纳氧气的能力大大降低;与此同时,火山还喷出大量火山灰遮蔽阳光,阻碍了绿色植物的光合作用,产出的氧气大大减少,这就导致大气中的氧气含量剧烈下降。这两个作用叠加,很容易造成二叠纪末期的海洋中缺乏氧气。在这样一个缺氧的海洋中大部分生物很难存活,但是有些细菌却能够在里面自得其乐。这其中有种细菌叫做 “硫酸盐还原菌”,这种细菌不但能够在缺氧的海水中繁衍生息,还会产出剧毒的硫化氢气体。它们就这样在二叠纪海洋中愉快地生活繁殖,继而将二叠纪末期的海洋变成一锅“大毒粥”。经过进一步地累积,海洋中的硫化氢气体浓度超过一定的限度,就会释放到大气中,更进一步破坏生态环境,毒害陆生生物。随着更多证据的发现,现在大部分科学家都相信二叠纪末期的大规模火山爆发可能是这次生物灭绝事件的源头。火山爆发向大气中喷射大量的火山灰和各种火山气体,它们直接或者间接地影响到了整个地球的生态环境,再经过一系列的连锁反应,终导致了二叠纪末期的生物灭绝事件。其他假设当然,关于二叠纪末期生物灭绝事件的猜测绝不仅仅局限于我们上面描述的两种假设。科学家们基于不同的证据,还提出了许多其他的假说。根据板块构造学说,地球表面的陆地一直在以缓慢的速度移动。在40多亿年的历史中,地球上的陆地经历了很多次的分分合合。在二叠纪的中期,地球上的陆地又一次聚合到一块,形成了一个超级大陆,被称为联合古陆(也叫泛大陆)。有地质学家把联合古陆的形成与二叠纪生物灭绝事件联系起来。这种理论认为,联合古陆的形成会引起全球海陆分布的巨大变化,这样就直接导致全球范围的气候变化,很多物种可能无法适应气候环境的变化而灭绝。还有一点重要原因是,由于地球上各个大陆聚合在一起,使原本生活在不同区域的物种忽然汇集到一起。这样就大大增强了不同物种之间的生存竞争,终竞争失败的一方自然灭亡了。因此,联合古陆形成所带来的气候变化与生物界剧烈的竞争被认为可能导致了二叠纪末期的生物大灭绝。还有一种观点认为二叠纪末期的生物灭绝事件与甲烷释放有关。甲烷是一种可燃气体,我们现在所使用的天然气或者沼气中的主要成分就是它。在寒冷地区的冻土或者近海大陆架的沉积物中都储存着丰富的甲烷。甲烷是一种比二氧化碳更厉害的温室气体。在距今大概7亿年前,地球上出现了一次巨大的冰期事件叫“雪球地球”。当时整个地球都被冰雪覆盖,地球变成了一个名副其实的雪球。科学家怀疑正是是因为甲烷气体释放进入大气,造成了非常强烈的温室效应,才终使得“雪球地球”融化。有些科学家通过研究认为,因为温度升高或其他原因,在二叠纪的末期可能也出现过大规模的甲烷释放事件。这些甲烷造成了强烈的温室效应,导致全球温度持续上升,终引起生物大灭绝事件。科学家们提出了这么多的假设来解释这次地球历史上的悲剧,无论初是那种原因引起的,但归根结底都造成了生态环境的巨大变化而终导致生物灭绝事件。在今天,当我们每天看着灰蒙蒙的天空,不再清澈的河水,还有温度计上越来越高的水银柱,2.5亿年前的灾难也许能够给我们更多的启示……

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