撲朔迷離的5次生物大滅絕事件
在地球的發(fā)展史上，生命從無到有，再到多樣化，經(jīng)歷了長達數(shù)億年的時間。為了更直觀地理解地球的演化歷史，法國科學(xué)家里夫把46億年的時間壓縮成了一天：這一天的前1/4時間，地球上是一片死寂；等到了清早6點鐘的時候，最低級的藻類開始在海洋中出現(xiàn)，它們持續(xù)的時間最長；一直到了晚上8點鐘，軟體動物才開始在海洋與湖沼中活動；晚上11點半，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，哺乳動物出現(xiàn)，并迅速地分化；11點50分，靈長類的祖先登臺，最后兩分鐘的時間里，它們的大腦擴大了3倍，成為人類。
里夫的描繪就好比是一場演出，將各類生物比作舞臺上的演員，它們依次登臺，演繹了一場隆重的精彩晚會。
但是，有人登場，就會有人退場。
在這漫長的時期里，不單單是生物生生死死的過程，也是無數(shù)物種由誕生到滅絕的過程。根據(jù)化石記錄，我們的地球至少已經(jīng)發(fā)生過五次大的生物滅絕和若干次小型的生物滅絕事件。也許會有很不多人不解，有關(guān)遠古時代生物滅絕的研究有什么現(xiàn)實意義呢？在地質(zhì)學(xué)的研究中，有一個重要的思維方法稱為“以古論今，論未來”，了解過去最終目的是為了更好地了解現(xiàn)在并預(yù)測未來。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期，你就會真真切切地體會到一種危機感了。
接下來，讓我們一起走進遠古時代，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)時期，地球上淺海廣布，氣候十分適宜生物的生長，海洋生物十分繁盛，比如三葉蟲、腕足類、雙殼類、腹足類、海百合、珊瑚、海綿類、鸚鵡螺、牙形石、藻類等。
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)家認為是由全球氣候變冷造成的，當(dāng)時的地球正經(jīng)歷安第斯-撒哈拉冰河時期，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后不久，進入地質(zhì)歷史上的志留紀(jì)時期，地球生物又開始迅速復(fù)蘇，那些幸存者是如何躲避過災(zāi)難獲得重生的呢？
2005年7月，我國一位地質(zhì)學(xué)家在浙江杭州市余杭鎮(zhèn)安樂山進行地質(zhì)資源調(diào)查時，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，后來經(jīng)過地質(zhì)學(xué)家的不斷研究，發(fā)現(xiàn)了三葉蟲、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)，而原始動物只能在淺水中生存，但是，物競天擇，適者生存，在面臨環(huán)境異常變化時，只有那些主動采取措施對自身體型進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)過渡的特殊地理環(huán)境，遷移到深水處，躲過了那場大災(zāi)難，從而使杭州地區(qū)成為奧陶紀(jì)末期生物大滅絕時一些生物幸存的“避難所”。所以，有人這么猜測：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，杭州這個深水區(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，蕨類植物繁盛，昆蟲和兩棲類興起，脊椎動物進入飛躍發(fā)展時期，魚形動物數(shù)量和種類增多，現(xiàn)代魚類開始發(fā)展，所以泥盆紀(jì)常被稱為“魚類時代”。
但是，在3.75億年前至3.60億年前， 泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)過渡時期發(fā)生了一次生物大滅絕，這次事件持續(xù)了近2000萬年，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)者認為是一次與奧陶紀(jì)末期相似的全球變冷事件，即地球進入卡魯冰河時期所致；也有學(xué)者認為是此期間發(fā)生過彗星撞擊地球事件所致；還有人認為是陸生植物大量繁育，它們進化出發(fā)達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入地表水，造成了水系的富營養(yǎng)化，從而導(dǎo)致了海底缺氧事件。
2010年，美國俄亥俄大學(xué)一位科學(xué)家提出了新的觀點。他研究發(fā)現(xiàn)：自然界的物種存在著自然滅絕在過程，新的物種會不斷取代舊物種，但是相對于這種緩慢的自然滅絕過程而言，雖然泥盆紀(jì)后期發(fā)生滅絕的物種數(shù)量并沒有顯著增高，但新生的物種數(shù)量卻十分稀少，從而導(dǎo)致生物物種的相對減少，即生物滅絕現(xiàn)象。
這意味著什么呢？他的觀點是：大規(guī)模的物種入侵阻止了新物種的形成過程，從而引發(fā)了生物滅絕。簡單地說，在泥盆紀(jì)時期，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)開始形成，兩棲動物也開始向著陸地邁進，某些物種得以進入到它們此前從未居住過的環(huán)境之中。對于環(huán)境來說，這些新走進來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，對于如今的生物多樣性保護而言，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)過渡時期，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6萬年的時間，這對于整個地球史而言，僅僅是“眨眼之間”。
在那個時代，火山頻繁爆發(fā)，沉積下來的火山灰掩蓋了一切，卻又準(zhǔn)確地記錄下了當(dāng)時的情景，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在我國浙江長興煤山，有一段地層剖面，清晰地反映了當(dāng)時動物滅絕的過程：在地層剖面中，蜓、四射珊瑚、三葉蟲……這些生物，隨著時間的推移，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)生的具體時間，發(fā)現(xiàn)煤山剖面標(biāo)志生物大滅絕開始的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6萬年這一時間段內(nèi)，并且是一次突發(fā)性的滅絕事件。
而且，經(jīng)過計算，在當(dāng)時的生物大滅絕初期，地球的溫度是25℃，而生物大滅絕結(jié)束，溫度為33℃，短短幾萬年的時間里地球溫度升高了8℃，這足以說明當(dāng)時的地球經(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)祝褪钱?dāng)時大規(guī)模的火山活動，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)過渡時期，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)勢陸地動物。
這次滅絕事件歷時很短，不足一萬年的時間，其原因至今未有定論。
最常見的觀點是，隕石撞擊地球所致。法國有個羅什舒阿爾隕石坑，地質(zhì)年代大約是2.01億年前，但這個侵蝕過的隕石坑，直徑約25公里，原始直徑可能約50公里，但是也有專家認為這樣的規(guī)模對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，但在隕星內(nèi)則含量豐富，同位素分析證實，新發(fā)現(xiàn)的鋨與地表本來存在的鋨不同，其來源是隕星。他們認為這是一顆直徑為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。
還有種觀點認為：這一事件與當(dāng)時大規(guī)模火山爆發(fā)所引發(fā)的氣候變化有關(guān)。在三疊紀(jì)時期，火山爆發(fā)噴涌大量巖漿和大量氣體，改變了當(dāng)時的氣候條件，排放的二氧化碳還可能會酸化海洋，造成海洋及陸地生物的滅絕。
第5次：6500萬年前恐龍時代的生物大滅絕
2013年2月15日，一顆編號為2012DA14的近地小行星以距離地球僅僅27000公里的位置略過，盡管它沒有撞擊地球，卻著實讓科學(xué)家們捏了一把汗。因為這顆小行星直徑約44米，重量達12萬噸，如果撞擊了地球，它將釋放將相當(dāng)于230萬噸爆炸當(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。如今的地球上大大小小的隕石坑數(shù)以百計，每一個都代表著當(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，那就是?？颂K魯伯隕石撞擊事件。
恐龍是一類能以后肢支撐身體直立行走的脊椎動物，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1億6千萬年之久，直到約6500萬年前的白堊紀(jì)晚期滅絕。但是，恐龍的后代——鳥類存活下來，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的假說，其中比較著名的有：“氣候變遷說”，講的是6500萬年前的地球氣候陡然變化造成大批動植物死亡；“地磁變化說”，當(dāng)年的地球磁場突然發(fā)生變化使得大批動物遭受滅頂之災(zāi)；“酸雨說”，白堊紀(jì)末期可能下過強烈的酸雨，造成恐龍中毒而滅絕；“被子植物中毒說”，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物食用之后累積從而導(dǎo)致恐龍滅絕。當(dāng)然，每一種假說都有它科學(xué)的一面，也會有爭議的地方?，F(xiàn)今，被國際社會認可的是“隕石撞擊說”。
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希克蘇魯伯地區(qū)從事石油勘探工作時，驚奇地發(fā)現(xiàn)在尤卡坦半島外海的海床之下，有個直徑達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這樣的弧狀地形，二者居然可以組成一個完整的圓形，直徑達180公里寬。但是，由于他是從事石油勘探工作的，未能公開這些與石油無關(guān)的發(fā)現(xiàn)。
后來，不斷有科學(xué)家們在此地有新的發(fā)現(xiàn)，比如沖擊石英、重力異常、玻璃隕石等足以證明這個圓形構(gòu)造是隕石撞擊形成的，而且推測這個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，有人研究發(fā)現(xiàn)這個隕石撞擊坑的形成年代大約是6500萬年前，于是，隨著研究的不斷深入，科學(xué)家確認了?？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)生的碎片和灰塵會造成全球性的風(fēng)暴，長時期遮辟陽光，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 攝影/馬志飛）
海百合 晚三疊紀(jì) 中國貴州
海百合化石 晚三疊紀(jì) 德國
劍齒虎化石
劍石+菊石化石 志留紀(jì) 摩洛哥
三葉蟲化石 泥盆紀(jì) 摩洛哥
三葉蟲化石 泥盆紀(jì) 摩洛哥
妖精翼龍化石
鰩魚（刺鰩）化石 始新世 美國懷俄明州
魚龍+菊石化石 早三疊紀(jì) 中國貴州
