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          二點(diǎn)五疊紀(jì)|審判




          生命的演化經(jīng)歷了一個(gè)又一個(gè)的輪回,從起源到繁榮,從覆滅再到新生。每一個(gè)事件似乎都在傳頌“生命”這一偉大的史詩(shī)。在寒武紀(jì)大爆發(fā)之后,滅絕與新生在大部分時(shí)間里存在一個(gè)微妙而較穩(wěn)定的平衡,這個(gè)平衡值被稱為背景滅絕速率(background extinction rate)。然而,當(dāng)平衡的天平又一次有了偏向,生態(tài)環(huán)境的變化導(dǎo)致生物滅絕的程度高于正常值時(shí),滅絕事件(Extinction event)就發(fā)生了。





          上面這張熟悉的圖是六億年以來(lái)生物界三大演化生物群的興亡史(此部分內(nèi)容參考前文奧陶紀(jì)(上)部分),自?shī)W陶紀(jì)大輻射中古生代演化生物群取代寒武紀(jì)演化生物群統(tǒng)治海洋后,兩億年間生物界一直生存在繁榮與穩(wěn)定當(dāng)中,圖中平穩(wěn)的折線就是其證明。僅有兩次滅絕事件曾讓生物界興起波瀾(圖中1,、2,詳情見(jiàn)前文奧陶紀(jì)(下)與泥盆紀(jì)(法門(mén))),但古生代生物群以其強(qiáng)大的生命力持續(xù)了繁榮,“古生代高原”形容的就是這一黃金年代。

          但仔細(xì)觀察這幅圖,一升一降兩個(gè)角度醒目的數(shù)據(jù)斷崖總能抓住人的眼球,這升降中間是廣袤的“古生代高原”?!耙簧贝蠹叶寄懿碌?,是生物界起飛的寒武大爆發(fā);而這“一降”,就是徹底終結(jié)三億多年的古生代帝國(guó)、腰斬了高等生物界、造成超過(guò)95%以上物種滅亡的二疊-三疊大滅絕(P-T事件)。


          大約在2.52億年前地球還不是現(xiàn)在我們所看到的世界,大陸還擠在一起、從南極延伸到北極,大陸的外圍是一整片大洋。就像是遠(yuǎn)古時(shí),探險(xiǎn)家認(rèn)為的世界那樣:整個(gè)世界只有一塊延綿到天邊的大地和一片同樣一望無(wú)際的海。這亦是古生代動(dòng)物群的極盛時(shí)期,魚(yú)類、腕足、棘皮類、各類節(jié)肢動(dòng)物遍布海洋,生物繁榮的珊瑚礁沉積厚達(dá)數(shù)十米。然而,這個(gè)地球曾經(jīng)的樣貌,被這個(gè)事件永久抹去了。

          這是已知的地質(zhì)歷史上最大規(guī)模的物種滅絕事件。許多動(dòng)物門(mén)類整個(gè)目或亞目在此次滅絕事件中全部滅亡。曾普遍分布的代表古生代植物群的舌羊齒植物群幾乎全部絕滅;繁盛兩億七千萬(wàn)年的三葉蟲(chóng)全部消失;晚古生代的代表動(dòng)物蜓類完全消失;菊石有10個(gè)科絕滅;腕足類之前有140個(gè)屬,據(jù)有大部分海洋,在該事件后所剩無(wú)幾;古生代生物礁的代表四射珊瑚完全滅絕;腹足類滅絕98%;寒武紀(jì)演化動(dòng)物群的所有代表分子滅絕。事件發(fā)生后,上千萬(wàn)年的時(shí)間里陸地上沒(méi)再產(chǎn)生煤、海洋沒(méi)再長(zhǎng)出珊瑚礁,早三疊早期的全球一片靜默,如核冬天。在通往三疊紀(jì)的時(shí)間之路上,大自然設(shè)起了路障,進(jìn)行了審判,把生物界篩選一遍。通過(guò)這個(gè)篩子者寥寥無(wú)幾,絕大部分物種被攔在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)之前,永遠(yuǎn)無(wú)法通過(guò)。


          各類生物在大滅絕前后的屬種的變化

          注:有孔蟲(chóng)是一類演化迅速的單細(xì)胞動(dòng)物,上圖顯示了在接近三疊紀(jì)界限時(shí)有孔蟲(chóng)家族的集體毀滅。

          古生物家曾經(jīng)對(duì)地史上的滅絕事件進(jìn)行評(píng)估,給地球上的數(shù)十次大大小小滅絕事件分了級(jí)別,以下是他們的評(píng)估結(jié)果:


          大型大滅絕事件有且只有二疊紀(jì)大滅絕一個(gè),其滅絕規(guī)模為第二梯隊(duì)的3-5倍。人們津津樂(lè)道的恐龍之難,不過(guò)位列第二梯隊(duì)之中。下圖的數(shù)據(jù)更令人悚然:


          歷次大滅絕事件各生物分類單元的滅絕情況

          一些并不熟悉的物種的滅絕可能并不能讓我們產(chǎn)生直觀體驗(yàn),然而二疊大滅絕對(duì)生物家族造成的毀滅性沖擊,卻能從數(shù)據(jù)里一目了然。時(shí)隔兩億五千萬(wàn)年,96%這個(gè)數(shù)據(jù)仍能讓人感受到那時(shí)地區(qū)的蕭條。如此規(guī)模驚人的大爆發(fā),是如何籠罩全球的那?




          “這里直通悲慘之城,由我這里直通無(wú)盡之苦,這里直通墮落眾生”——但丁在《神曲》中這樣描述了地獄之門(mén),它的可怕在于,單單是站在門(mén)外就能感受到到門(mén)后面的恐怖。而二疊紀(jì)的大滅絕,似乎就開(kāi)始于一座在地表上緩緩撕開(kāi)的地獄之門(mén)……


          會(huì)流淌的火焰


          這次生物大滅絕的主要原因至今沒(méi)有定論,但有一點(diǎn)可以確定,那就是沒(méi)有一種單獨(dú)事件可以造成如此重大的災(zāi)難,此次大滅絕必然是多重事件的綜合結(jié)果。

          其中,以“西伯利亞暗色巖事件”(或稱西伯利亞地盾事件)為代表的超大型火山運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是這一系列事件中最重要的一個(gè)。打開(kāi)亞洲地質(zhì)圖我們會(huì)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)今的中西伯利亞高原上殘留著面積巨大的古老噴溢玄武巖,而實(shí)際上現(xiàn)今西西伯利亞平原之下也有眾多火山運(yùn)動(dòng)的痕跡,如此規(guī)模巨大的玄武巖分布代表了發(fā)生于二疊紀(jì)末的一次巨大的玄武巖噴溢事件。巧的是,在華南二疊-三疊界限附近存在一到數(shù)層粘土,這些粘土及其中所含礦物正與火山事件有關(guān)。因此全球范圍的超大型火山事件可能是此次大滅絕的主因。18、19世紀(jì)的數(shù)次火山噴發(fā)造成的損失使人類得見(jiàn)火山運(yùn)動(dòng)的威力,而西伯利亞巨大的裂隙火山威力更在1783年爆發(fā)的冰島拉基火山十?dāng)?shù)萬(wàn)倍之上,拉基的爆發(fā)已經(jīng)讓歐洲如遭到世界末日,西伯利亞火山營(yíng)造的更是末日中的末日。


          西伯利亞暗色巖

          隨著大量的巖漿上涌,火山不再是我們印象中的那個(gè)安靜地飄落著櫻花的富士山。它就像是晴空的一聲驚雷,打破了二疊紀(jì)以來(lái)的寧?kù)o。從地球的上空俯視,這次裂隙式噴發(fā)像是撕裂地球的一個(gè)傷口。雖然與廣袤的大陸相比,這道裂縫似乎還有點(diǎn)沒(méi)法比,然而積蓄已久的巖漿順著熱柱通道源源不斷地從地底冒出,灼熱的巖漿瞬間吞噬了他接觸到的一切。僅一天的時(shí)間,融化的玄武巖就會(huì)蔓延近百公里。在接下來(lái)的近十五萬(wàn)年的時(shí)間里,這場(chǎng)來(lái)自地獄的炎火不斷在噴發(fā)著。不斷累積的巖漿構(gòu)成了當(dāng)今西伯利亞暗色巖區(qū)。但盡管巖漿的威力再大,但總會(huì)有冷卻下來(lái)的時(shí)刻。動(dòng)物們靠著遷徙可能就會(huì)躲過(guò)這次災(zāi)難,甚至再遠(yuǎn)一點(diǎn)的地方根本不知道這里發(fā)生的事件,然而他們么想到的是,這場(chǎng)焰火只是諸多災(zāi)難中的開(kāi)胃菜,地球很快就會(huì)成為一個(gè)屠宰場(chǎng)。


          長(zhǎng)興金釘子P-T界限處的火山成因黏土

          灼燙的塵埃


          火山運(yùn)動(dòng)最可怕的是其固態(tài)與氣態(tài)噴溢物(面對(duì)熔巖流時(shí)這句話無(wú)效)。遮天蔽日的火山灰上萬(wàn)年不散,如同給地球加了一個(gè)罩子,而在這個(gè)罩子之下。持續(xù)噴發(fā)的巖漿氣體帶來(lái)了大量的二氧化碳和二氧化硫,二氧化碳是給地球保溫的溫室氣體,而二氧化硫和漂浮在空中的火山灰阻止了陽(yáng)光的進(jìn)入(曾有人提議要在大氣中人為的補(bǔ)充二氧化硫來(lái)遏制全球變暖)。氣候在這兩種氣體不斷變化的條件下變得極度不穩(wěn)定,在接下來(lái)的幾百年中,高溫、高寒、干旱、暴雨等極端天氣反復(fù)敲打這個(gè)曾經(jīng)的家園,火山灰屏障下的生物本就失去了能量來(lái)源,更難去適應(yīng)這種極端和多變的氣候條件。更為嚴(yán)重的是,隨著二氧化碳在后期源源不斷地補(bǔ)充下,氧氣的含量也在持續(xù)減少。對(duì)于二疊紀(jì)的生物來(lái)說(shuō),曾經(jīng)用來(lái)耀武揚(yáng)威的巨大形體現(xiàn)在反而成為了殺死他們的幫兇。正如石炭紀(jì)里的大蟲(chóng)子一樣,動(dòng)物的體型是跟空氣中的含氧量有很大關(guān)系的。突然減少的氧氣給這些動(dòng)物帶來(lái)巨大的壓力,每邁出一步就會(huì)感到無(wú)比的沉重。禍不單行,新一輪的災(zāi)變正在他們頭頂?shù)臑踉浦械统恋嘏叵嵊?。二氧化硫與各地的水蒸氣結(jié)合,摧毀了一片又一片的森林。

          如果只有稀薄的空氣和火山灰下的極寒,經(jīng)歷過(guò)大冰期的生物界或許能像之前一樣挺過(guò)難關(guān)(參考奧陶紀(jì))。然而海平面的升降卻恰好與火山運(yùn)動(dòng)結(jié)伴而行,雖然我們還說(shuō)不準(zhǔn)這是一次巨大而迅速的海進(jìn)還是海退,但海洋中數(shù)量驚人的甲烷——溫室效應(yīng)比二氧化碳強(qiáng)25倍的氣體,卻被從其水合物中被釋放了出來(lái)。渾濁的空氣現(xiàn)在又涌來(lái)了一層又一層的熱浪,大片的植物再次死于酸雨和高溫。生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)完全無(wú)法支撐這場(chǎng)災(zāi)難,食物鏈開(kāi)始崩潰,世界剩下了饑荒與絕望。



          末日歸于混沌



          此時(shí),陸地上已經(jīng)只?;氖彙4笃谏菪嗟穆阕又参锎魷亓⒂陲L(fēng)沙中。洪水季節(jié),雨水引發(fā)的洪水將這些植物的尸體和數(shù)以百萬(wàn)噸的地表黏土沖入海洋,造成了海洋的大變動(dòng)。因?yàn)橹脖坏钠茐亩霈F(xiàn)的泥沙遍布全球的晚二疊沉積(下圖示黏土沉積覆蓋于石灰?guī)r之上),這正是之前繁榮與這片海域的珊瑚礁的噩夢(mèng),污濁的海洋造成珊瑚礁的大面積死亡,以此為制成的生態(tài)系統(tǒng)也面臨崩潰。


          全球不斷暖化的溫度也致使海水溫度普遍上升,再加上陸地泥沙所帶來(lái)的富營(yíng)養(yǎng)化,海水中溶解的氧氣也越來(lái)越少,海洋變成了一個(gè)巨大的沼氣池。新一輪的殺手——厭氧菌出現(xiàn)了。缺氧和富養(yǎng)致使這些微生物大量繁殖,制造出了大量的硫化氫氣體,這些氣體混入大氣中,飄散至世界各地。二疊-三疊之間全球的海洋呈現(xiàn)出極大的還原性,硫的含量達(dá)到了顯生宙最高峰,這是一片確鑿的死海。


          A、B大滅絕期間海洋與陸地的環(huán)境變化示意,C示中三疊轉(zhuǎn)好的地球環(huán)境

          順生&逆亡


          在二疊紀(jì)末期,陸地上絕大多數(shù)優(yōu)勢(shì)物種都是有著龐大體型的合弓類(見(jiàn)上篇)。如水牛獸、二齒獸(Dicynodon),以及強(qiáng)力的捕食者麗齒獸(Gorgonops)。他們靠著自己的龐大的體型在大陸上繁衍生息,然而到了大滅絕時(shí)期,這種曾經(jīng)的優(yōu)勢(shì)變得不再可靠。僅僅是大氣中氣體成分的極速改變,就足以使這些史前巨獸消受不起了。

          二齒獸:“我有虎牙你怕不怕?

          大型合弓類的大滅絕后一度蕭條,但這并不代表羊膜動(dòng)物的家道中落。同樣生活在末世的兩種動(dòng)物,三尖叉齒獸(Thrinaxodon)與原鱷(Protosuchus)卻得以越界幸存。三尖叉齒獸是泛哺乳類動(dòng)物,他很小的體型,這無(wú)論是對(duì)氧氣的需求還是靈活地躲避災(zāi)害都有著幫助。而且其在鼻口之間有一塊軟骨以便于同時(shí)呼吸和咀嚼,這使得他對(duì)于大氣的變化有著相對(duì)較強(qiáng)的適應(yīng)力。其次,食腐的性質(zhì)使他更容易在食物短缺的情況下存活。而原鱷與三尖叉齒獸一樣在二疊紀(jì)的和平年代里是是一種不起眼的生物。作為一種冷血?jiǎng)游?,這時(shí)的血統(tǒng)優(yōu)勢(shì)便顯現(xiàn)出來(lái)。隨著氣溫變得越來(lái)越熱,原鱷便擁有了更為舒適的活動(dòng)環(huán)境。而且相比于恒溫動(dòng)物需要大量的能量來(lái)維持體溫的平衡,這些冷血?jiǎng)游锏哪芰肯膬H僅只有恒溫動(dòng)物的十分之一,這也是在食物短缺的情況下很重要的生存依據(jù)了。

          嗯……我跟外面妖艷的蜥蜴不一樣

          正如上面的兩種動(dòng)物所表現(xiàn)的,“小型化”是歷次大滅絕對(duì)生物界最直觀的影響之一,小型化的動(dòng)物生長(zhǎng)成本低、營(yíng)養(yǎng)需求少,更加適合大滅絕后惡劣的環(huán)境。因?yàn)榭缍葦?shù)十萬(wàn)年的大滅絕任何人在有生之間都難以感受,所以小型化是大滅絕的重要信號(hào)。形象一點(diǎn)說(shuō),小型的動(dòng)物更能通過(guò)大自然在滅絕審判時(shí)設(shè)立的篩子(霧)。



          “等待著地球上從未見(jiàn)過(guò)的毀滅之雨從天而降吧?!?/strong>-----我們或許就生活這樣一個(gè)時(shí)代,毀滅之雨正在途中。

          二疊紀(jì)大滅絕作為地球曾經(jīng)歷的最大規(guī)模滅絕,其地位正在受到動(dòng)搖。工業(yè)革命以來(lái)二百年,人類展現(xiàn)出了對(duì)自然驚人的改造能力。地史時(shí)代的滅絕背景值是每年三種(當(dāng)然對(duì)于地史時(shí)期的動(dòng)物規(guī)模,現(xiàn)在的了解可能是管中窺豹),而人類掌握核心科技以來(lái),每天便有約100種生物滅絕,比地史時(shí)期快上萬(wàn)倍,速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了二疊紀(jì)大滅絕。因此有科學(xué)家斷言,現(xiàn)在地球正處在“第六次大滅絕”時(shí)代,而我們正處在這次大滅絕的初期。甚至更有人斷言,接下來(lái)僅僅三十年,就會(huì)有20%生物滅絕。生物界“小型化”的特征已經(jīng)展現(xiàn),大滅絕的毀滅之雨似乎快要到來(lái)。

          當(dāng)然,這樣的結(jié)論未免危言聳聽(tīng)。在計(jì)算滅絕時(shí),成種的速度亦當(dāng)相應(yīng)考慮,而我們對(duì)現(xiàn)代生物界的體量缺乏認(rèn)識(shí),也導(dǎo)致觀測(cè)偏差。但是這些只能改變這次滅絕規(guī)模的評(píng)估,而不能改變這次滅絕存在,人類作為營(yíng)養(yǎng)級(jí)高的大型動(dòng)物,在任何滅絕前都是出頭鳥(niǎo)??深A(yù)見(jiàn),人類不能通過(guò)這次大滅絕審判的篩選,只看我們以多大的決心,將篩子出現(xiàn)的時(shí)間后延。

          或許在下一期文明的滅絕評(píng)估表上,會(huì)出現(xiàn)兩次大型大滅絕。



          注:二疊紀(jì)大滅絕的原因至今沒(méi)有定論,內(nèi)容多為前人的研究和猜想。關(guān)于大滅絕的原因也眾說(shuō)紛紜,包括大型或多顆隕石造成的撞擊事件、連續(xù)性火山爆發(fā)、或是海床急驟釋放出大量甲烷水合物等等,這里僅展示一種由較多證據(jù)支持的假設(shè)情況。讀者自行斟酌~


          參考資料:


          《生物大滅絕與復(fù)蘇:來(lái)自華南古生代和三疊紀(jì)的證據(jù)(上、下卷)》戎嘉余 方宗杰(主編)

          SHEN Shuzhong et al., 2011. Calibrating the End-Permian Mass Extinction. Science, Vol. 334: 1367-1372

          Algeo, T.J., Chen, Z.Q., Fraiser, M.L., Twitchett, R.J., 2011. Terrestrial-marine teleconnections in the collapse and rebuilding of Early Triassic marine ecosystems. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, v. 308, p. 1-11. doi:10.1016/j.palaeo.2011.01.011.

          Algeo, T., and Twitchett, R., 2010. Anomalous Early Triassic sediment fluxes due to due to elevated weathering rates and their biological consequences. Geology, v. 38, p. 1023-1026. doi: 10.1130/G31203.1.

          Shen, J., Algeo, T.J., Zhou, L., Feng, Q., Yu, J., Ellwood, B.B., 2012a. Volcanic perturbations of the marine environment in South China preceding the latest Permian extinction event and their biotic effects.Geobiology, v. 10, p. 82-103. doi: 10.1111/j.1472-4669.2011.00306.x.

          《Tracking the Course of Evolution》 Richard Cowen    

          zh.wikipedia.org/wiki/二疊紀(jì)-三疊紀(jì)滅絕事件




          豹子前一段去西南地區(qū)野外26日,因此造成一個(gè)月拖更,再次請(qǐng)各位諒解這位地質(zhì)狗(哭)



          時(shí)間那么長(zhǎng) 咱們慢慢聊




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