什么引起五次生物大灭绝?

dinosaur-meteorite_3040850b生物大灭绝是指在相对比较短的时间内地球生物大量消亡甚至毁灭的一种灾变事件。由于事关地球整个生物圈的存亡,因而,备受各国科学家和广大民众的高度关注。关于目前地球是否正经历着一次前所未有的生物大灭绝?人类活动对地球生物圈是否产生致命影响?仍然处于不断的争论之中。

然而,由于人类历史相对于地球历史非常短暂,要阐明这样一个事关地球生物圈发展趋势的关键问题,仅仅依据人类观察所获得的几百至上千年的数据,是难于给出明确答案的,人类历史时期生物多样性的发展趋势应该纳入到地质历史中去分析和研究。在整个显生宙的历史中发生了至少五次生物大灭绝事件,这些事件曾经导致当时的地球生物多样性明显减少,对整个生物圈产生重大影响。经过近30多年的研究,那么地质历史时期发生的5次生物大灭绝的原因究竟是什么呢?

应《科学通报》“Science 125个科学前沿问题系列解读”栏目的邀请,中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠院士和张华副研究员,对地质历史时期发生的5次生物大灭绝的研究进行了系统的总结和评述。

什么引起五次生物大灭绝?

地质历史中五次生物大灭绝与火山喷发、撞击事件和全球性环境变化的对应关系

已有研究表明,大约6亿年以来生命在不断地演化,还没有任何天外事件曾经毁灭整个地球生物圈,所有这些生物大灭绝事件几乎都伴随有剧烈的全球性环境变化。奥陶纪末、泥盆纪晚期F/F、三叠纪末、中石炭世事件都伴随有冰室效应/温室效应气候转变事件的发生;二叠纪末、始新世/古新世之交、白垩纪末等事件发生的前后都有温度剧烈变化、海洋酸化和缺氧、海洋微生物爆发等现象出现,所有这些都说明剧烈的气候环境变化是导致生物大灭绝发生的原因。其幕后黑手大多指向地球内部的活动造成的大规模火山喷发,即便是白垩纪末生物大灭绝事件,越来越多的研究表明德干玄武岩的喷发与大灭绝的密切时间联系。

大规模火山喷发带来的CO2等温室气体本身不足以造成地质记录所表现的碳同位素、温度等变化幅度,但火山作用可以触发蕴藏在各大陆和大陆架沉积物中的大量甲烷等温室气体在短时间内快速释放,这些温室气体大量进入大气,可造成地表环境剧烈变化,从而造成生物大灭绝,因此,触发全球气候和环境剧变的机制成为整个生物圈崩溃乃至毁灭的最大威胁。

尽管对地质历史时期五次生物大灭绝的研究总体表明与大规模火山喷发相关的环境剧变是主要的原因,但这五次生物大灭绝的模式、生态效应,火山喷发、环境恶化与生物大灭绝之间的时间关系等远还没有研究清楚,而要真正解答这些问题则需要精准的化石分类学基础、高精度的时间框架以及多种地球化学指标相结合的环境背景等综合研究才能得出比较合理的结论。

论文链接:https://doi.org/10.1360/N972017-00013

(据 中国科学院南京地质古生物研究所

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