生物大灭绝

更新时间:2024-09-29 10:26

生物大灭绝是指大规模的集群灭绝,生物灭绝又叫生物绝种。整科、整目甚至整纲的生物在很短的时间内彻底消失或仅有极少数存留下来。在集群灭绝过程中,往往是整个分类单元中的所有物种。

灭绝历程

第一次

时间:发生于4.4亿年前的奥陶纪末期。事件:导致大约85%的物种绝灭。

第一次物种大灭绝又称奥陶纪大灭绝

奥陶纪(Ordovician Period,Ordovician),地质年代名称,是古生代的第二纪,开始于公元前5亿年,延续了6500万年。

奥陶纪亦分早、中、晚三个世。奥陶纪是历史上海侵最广泛的时期之一。在板块内部的地台区,海水广布,表现为滨海浅海相碳酸盐岩的普遍发育,在板块边缘的活动地槽区,为较深水环境,形成厚度很大的浅海、深海碎屑沉积和火山喷发沉积。

奥陶纪末期曾发生过一次规模较大的冰期,其分布范围包括非洲,特别是北非、南美的阿根廷玻利维亚以及欧洲的西班牙法国南部等地。

“奥陶”一词由英国地质学家拉普沃思(C.Lapworth)于1879年提出,代表露出英国阿雷尼格(Arenig)山脉向东穿过北威尔士的岩层,位于寒武系志留系岩层之间。因这个地区是古奥陶部族(Ordovices)的居住地,故名。

当时气候温和,浅海广布,世界许多地方(包括中国大部分地方)都被浅海海水掩盖。海生生物空前发展。

在奥陶纪广阔的海洋中,海生无脊椎动物空前繁荣,生活着大量的各门类无脊椎动物。除寒武纪开始繁盛的类群以外,其他一些类群还得到进一步的发展,其中包括笔石珊瑚、腕足、海百合苔藓虫软体动物等。

笔石是奥陶纪最奇特的海洋动物类群,自早奥陶世开始即已兴盛繁育,分布广泛。腕足动物演化迅速,大部份的类群均已出现,无铰类、几丁质chitin)壳的腕足类逐渐衰退,钙质壳的有铰类则盛极一时;鹦鹉螺进入繁盛时期,它们身体巨大,是当时海洋中凶猛的肉食性动物;由于大量食肉类鹦鹉螺类的出现,三叶虫在胸、尾进化出许多防御性针刺,以避免食肉动物的袭击或吞食。珊瑚自中奥陶世开始大量出现,复体的珊瑚虽说还较原始,但已能够形成小型的礁体

奥陶纪晚期,公元前4.8亿年,首次出现了可靠的陆生脊椎动物——淡水无颚鱼;淡水植物据推测可能在奥陶纪已经出现。

第一次物种大灭绝发生在4亿4千万年前的奥陶纪末期,由于当时地球气候变冷和海平面下降,生活在水体的各种不同的无脊椎动物便荡然无存。

在距今4.4亿年前的奥陶纪末期,发生地球史上第一次物种灭绝事件,约85%的物种灭亡。古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。在大约4.4亿年前,撒哈拉所在的陆地曾经位于南极,当陆地汇集在极点附近时,容易造成厚的积冰——奥陶纪正是如此。大片的冰川使洋流大气环流变冷,整个地球的温度下降,冰川锁住水,海平面降低,原先丰富的沿海生态系统被破坏,导致85%的物种灭绝。

第二次

时间:3.65亿年前的泥盆纪晚期。

事件:海洋生物遭受了灭顶之灾。

第二次生物大灭绝又称泥盆纪大灭绝

泥盆纪(Devonian period),地质年代名称,古生代第四纪,约开始于公元前4.05亿年,结束于公元前3.5亿年,持续约5000万年。

泥盆纪分为早、中、晚3个世,地层相应的分为下、中、上3个统。泥盆纪古地理面貌较早古生代有了巨大的改变。表现为陆地面积扩大,陆相地层的发育,生物界的面貌也发生了巨大的变革。陆生植物、鱼形动物空前发展,两栖动物开始出现,无脊椎动物的成分也显著改变。

泥盆纪是脊椎动物飞越发展的时期,鱼类相当繁盛,各种类别的鱼都有出现,故泥盆纪被称为“鱼类的时代”。最重要的是从总鳍类演化而来的,两栖类爬行类的祖先四足类(四足脊椎动物)出现。

古气候的研究显示泥盆纪时期是温暖的。化石记录说明当时远至北极地区都处于温带气候第二次物种大灭绝发生在泥盆纪晚期,其原因也是地球气候变冷和海洋退却。

在公元前约3.65亿年的泥盆纪后期,历经两个高峰,中间间隔100万年,发生地球史上第二次物种灭绝事件,海洋生物遭到重创。

第三次

时间:2.5亿年前的二叠纪末期。

事件:导致超过96%的地球生物灭绝。

第三次生物大灭绝又称二叠纪大灭绝

二叠纪(Permian period)是古生代的最后一个纪,也是重要的成煤期。二叠纪分为早二叠世, 中二叠世和晚二叠世。二叠纪开始于公元前约2.95亿年,延至公元前2.5亿年,共经历了4500万年。二叠纪的地壳运动比较活跃,古板块间的相对运动加剧,世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系,古板块间逐渐拼接形成联合古大陆(泛大陆)。陆地面积的进一步扩大,海洋范围缩小,自然地理环境的变化,促进了生物界的重要演化,预示着生物发展史上一个新时期的到来。

距今2.5亿年前的二叠纪末期,发生了有史以来最严重的大灭绝事件,估计地球上有96%的物种灭绝,其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫海蝎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖的单弓类群动物和许多爬行类群也灭绝了。这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失,让位于新生物种类,生态系统也获得了一次最彻底的更新,为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。 科学界普遍认为,这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。其他各次大灭绝所引起的海洋生物种类的下降幅度都不及其1/6,没有使生物演化进程产生如此重大的转折。

科学家认为,在二叠纪曾经发生海平面下降和大陆漂移,造成了最严重的物种大灭绝。所有的大陆聚集成了一个联合的古陆,富饶的海岸线急剧减少,大陆架也缩小了,生态系统受到了严重的破坏,很多物种的灭绝是因为失去了生存空间。更严重的是,当浅层的大陆架暴露出来后,原先埋藏在海底的有机质被氧化,这个过程消耗了氧气,释放出二氧化碳。大气中氧的含量减少,对生活在陆地上的动物非常不利。随着气温升高,海平面上升,又使许多陆地生物遭到灭顶之灾, 海洋里也成了缺氧地带。地层中大量沉积的富含有机质的页岩是这场灾难的证明。

这次大灭绝是由气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系列原因造成。

第四次

时间:2亿年前的三叠纪晚期。

事件:发生了第四次生物大灭绝,爬行类动物遭遇重创。

第四次生物大灭绝又称三叠纪大灭绝。

三叠纪(Triassic period)是中生代的第一纪,爬行动物和裸子植物崛起,位于二叠纪(Permian)和侏罗纪(Jurassic)之间。

始于公元前2.5亿年至2.03亿年,延续了约5000万年。海西运动以后,许多地槽转化为山系,陆地面积扩大,地台区产生了一些内陆盆地。新的古地理条件导致沉积相及生物界的变化。从三叠纪起,陆相沉积在世界各地,尤其在中国及亚洲其它地区都有大量分布。古气候方面,三叠纪初期继承了二叠纪末期干旱的特点;到中、晚期之后,气候向湿热过渡,由此出现了红色岩层含煤沉积、旱生性植物向湿热性植物发展的现象。植物地理区也同时发生了分异。

公元前1.95亿年的三叠纪末期,估计有76%的物种灭绝,其中主要是海洋生物灭绝,此次灾难并无特别明显的标志,只发现海平面下降之后又上升,出现大面积缺氧的海水。

第五次

时间:6500万年前的白垩纪末期。

事件:三叠纪晚期以来长期统治地球的恐龙整体灭绝。

第五次生物大灭绝又称白垩纪大灭绝恐龙大灭绝

白垩纪(Cretaceous Period,Cretaceous)是中生代最后的一纪,始于公元前1.45亿年,结束于公元前6500万年,其间经历了7000万年。无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革。位于侏罗纪之下、新生界之上。白垩纪是中生代地球表面受淹没程度最大的时期,在此期间北半球广泛沉积了白垩层,1822年比利时学者J.奥马利达鲁瓦将其命名为白垩系。白垩层是一种极细而纯的粉状灰岩,是生物成因的海洋沉积,主要由一种叫做颗石藻钙质超微化石和浮游有孔虫化石构成。

公元前6500万年白垩纪末期,发生地球史上第五次生物大灭绝事件,约75%—80%的物种灭绝。在五次大灭绝中,这次大灭绝事件最为著名,因长达一亿六千三百万年之久的恐龙时代在此终结, 海洋中的菊石类也一同消失。其最大贡献在于消灭了地球上处于霸主地位的恐龙及其同类,并为哺乳动物及人类的最后登场提供了契机。这次灾难来自于地外空间和火山喷发,在白垩纪末期发生的一次或多次陨星雨造成了全球生态系统的崩溃。撞击使大量的气体和灰尘进入大气层,以至于阳光不能穿透,全球温度急剧下降,黑云遮蔽地球长达数年(零点几至几个百万年)之久,植物不能从阳光中获得能量,海洋中的藻类和成片的森林逐渐死亡,食物链的基础环节被破坏,大批的动物因饥饿而死,其中就包括陆地的霸主恐龙。

支持小行星撞击说的科学家们推断,这次撞击相当于人类历史上发生过最强烈地震的100万倍,爆炸的能量相当于地球上核武器总量爆炸的1万倍,导致了2.1万立方公里的物质进入大气中。由于大气中大量高密度的尘埃,太阳光不能照射到地球上,导致地球表面温度迅速降低。没有阳光,植物逐渐枯萎死亡;没有植物,植食性的恐龙饥饿而死;没有植食性动物,肉食性的恐龙失去食物来源,在绝望和相互残杀中缓慢消亡。几乎所有的大型陆生动物都未能幸免于难。小型的陆生动物,像一些哺乳动物依靠残余的食物勉强为生,终于熬过了最艰难的时日,等到了古近纪陆生脊椎动物的再次大繁荣。

撞击假说的支持者发现了许多有力的证据,来证明他们的观点。最有力的证据来自在K/E(白垩纪和古近纪)地质界线上发现的铱异常和冲击石英。科学家推测,这种高含量的铱元素就是撞击地球的小行星带来的,冲击石英在撞击过程中形成,科学家已在墨西哥湾发现希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub crater),平均直径约有180公里。该陨石坑就是小行星撞击地球的证据。

美国人查特吉约提出了一种类似的假说。他认为在白垩纪末期撞击地球的凶手不是一颗小行星或者陨石,而是彗星雨。大量的彗星雨撞击到地球上,形成一个环绕地球一周的撞击带,其中有2块巨大的彗星体成为了恐龙大灭绝的“主犯”:一块形成了墨西哥湾附近的巨大的陨石坑,另外一块撞击到印度大陆上,形成的陨石坑比墨西哥湾附近的陨石坑还大。

第六次

自从人类出现以后,特别是19世纪工业革命以后,由于人类只注意到具体生物源的实用价值,对其肆意地加以开发, 而忽视了生物多样性间接和潜在的价值,使地球生命维持系统遭到了人类无情的蚕食。科学家估计, 如果没有人类的干扰,在过去的2亿年中,平均大约每100年有90种脊椎动物灭绝,平均每27年有一个高等植物灭绝。在此背景下,人类的干扰,使鸟类哺乳类动物灭绝的速度提高了100—1000倍。1600年以来,有记录的高等动物和植物已灭绝724种,而绝大多数物种在人类不知道以前就已经灭绝。经粗略测算,400年间生物生活的环境面积缩小了90%,物种减少了一半,其中由于热带雨林被砍伐对物种损失的影响更为突出。估计从1990—2020年由于砍伐热带森林引起的物种灭绝将使世界上的物种减少5%—15%,即每天减少50—150种。在过去的400年中, 全世界共灭绝哺乳动物58种,大约每7年灭绝一个种,这个速度较正常化石记录高7—70倍;在二十世纪的100年中,全世界共灭绝哺乳动物23种,大约每4年灭绝一个种,这个速度较正常化石记录高13—135倍。

一组来自国家环保总局的最新数据:中国被子植物有珍稀濒危种1000种,极危种28种,已灭绝或可能灭绝7种;裸子植物濒危和受威胁63种,极危种14种,灭绝1种;脊椎动物受威胁433种,灭绝和可能灭绝10种。

最新研究显示,人类种群数量在过去的35年里已经加倍,而同时蝴蝶甲壳虫以及蜘蛛等无脊椎动物的数量已经减少了45%。

生物多样性受到有史以来最为严重的威胁。生存问题已从人类的范畴扩展到地球上相互依存的所有物种,许多人都在思考同一个问题——我们能留给下一代什么?是尽可能丰富的世界,还是一个生物种类日渐贫乏的地球?不少人惊恐地自问:不曾孤独来世的人类,难道注定要孤独地离开?也许可以从150年前一位印第安酋长的话中找到答案——“地球不属于人类,而人类属于地球”。

2013年10月31日,安娜莉·内维茨在《分散、适应与回忆》一书中写道,在过去4年里,蜜蜂蜂群出现了一种令人不安的变化。在养蜂人无助的注视之下,这些群居昆虫原本所具有的机器一般的效率退化成为无法解释的混乱。工蜂飞走后再也不会回巢,幼蜂在蜂巢中漫无目的地走动,蜂群的日常劳作无人过问,直到蜂蜜生产完全停止,蜂卵因为得不到照料而死去。自从2007年以来,这种被称为“蜂群崩溃综合征”的现象每年冬天都会使蜂群数量减少大约30%。

如果蜜蜂灭绝,它们的消失将引发物种灭绝的多米诺效应,因为从苹果花椰菜的各类农作物都依赖蜜蜂为其授粉。与此同时,全世界的两栖动物物种有超过1/3面临灭绝威胁,据哈佛大学进化生物学家兼自然资源保护论者E·O·威尔逊估计,每年有2.7万种物种从地球上消失。

我们是否处在一次大规模灭绝过程的序幕之中,而这一过程最终将导致地球上数以百万计的动植物物种——包括我们人类自己——的消亡?“第六次灭绝”假设的支持者们认为这个问题的答案是肯定的。

2018年3月26日,世界百余位科学家在哥伦比亚麦德林发布经三年调查后完成的土质研究报告警告称,若人类再不停止耗尽我们赖以为生的资源,到2050年时土质退化将导致至少5000万人、多则达7亿人大规模迁移。

灭绝原因

陨石撞击说

有些科学家认为,陨石或小行星撞击地球导致了二叠纪末期的生物大灭绝。如果这种撞击达到一定程度,便会在全球产生一股毁灭性的冲击波,引起气候的改变和生物的死亡。搜集到的一些证据引起了人们对这种观点的重视。但大多数生物科学家认为这场灭绝是由地球上的自然变化引起的。

超新星爆炸说

天文学家认为由于,在数百数千光年内的的一颗衰老恒星的爆炸产生超新星,而导致一道巨大的伽马射线,在奥陶纪晚期,伽马射线强大的力量使得地球大气表面的臭氧层被破坏,而导致了致命紫外线长驱直入,使其海洋表面的浮游生物死亡,由于大饥荒加上致命的紫外线,导致大批量的生物死亡。

气候改变说

有些科学家认为,气候的变化是形成这场大灾难的主要原因。因为二叠纪末期形成的岩石显示,当时某些地区气候变冷,在地球两极形成了冰盖。这些巨大的白色冰盖将阳光发射回太空,会进一步降低全球气温,使陆上和海上的生物很难适应。如果再加上海平面下降和火山爆发,就会成为灭顶之灾。

传染病说

还有些生物医学家认为,生物大灭绝的原因是,远古时期一场传染病使生物死亡。

火山活动

火山爆发喷出大量气体和火山尘埃进入大气层。火山灰团不仅会使动物窒息而死,还有可能遮蔽太阳,使全球气温降低。所以,火山活动也可能是二叠纪末期灭绝事件的原因之一。西伯利亚就曾经发现当时火山猛烈爆发所喷出的物质。

2021年4月,中国科学技术大学沈延安课题组发现,火山喷出的“镍雾霾”可能是大灭绝的罪魁祸首。

沙漠肆虐

二叠纪的陆块碰撞接壤而形成了庞大的盘古大陆。来自海上的雨水和雾气再也无法深入内陆地区。二叠纪的某些区域越来越干燥炎热,致使沙漠范围越来越广,无法适应干旱环境的动物就此灭绝。

盘点

在地球的发展史上,生命从无到有,再到多样化,经历了长达数亿年的时间。为了更直观地理解地球的演化历史,法国科学家里夫形象地把46亿年的时间压缩成了一天:这一天的前1/4 的时间,地球上是一片死寂;时针指向凌晨6时,最低级的藻类开始在海洋中出现,它们持续的时间最长;一直到了20时,软体动物才开始在海洋与湖沼中活动;23时30分,恐龙出现,但只“露脸”了仅仅10分钟便匆匆离去;在这一天的最后20分钟里,哺乳动物时代来临,并迅速分化;23时50分,灵长类的祖先登场,在最后的2分钟里,它们的大脑扩大了3倍,成为人类。

里夫描绘的地球史好似一场演出,将各类生物比作舞台上的演员,它们依次登台,演绎了一场精彩而隆重的晚会。但是,有人登场,就会有人退场。

这漫长的过程,不单单是动植物生死轮回的过程,也是无数物种由诞生到灭绝的过程。科研人员根据化石考证,地球至少发生过5次生物大灭绝和若干次小型的生物灭绝事件。也许很多人会不解,有关远古时代生物灭绝的研究有什么现实意义?在地质学的研究中,有一个重要的思维方法叫“以古论今(未来)”,了解过去的最终目的是为了更好地了解当前的现状并预测未来。如果你知道我们的地球也正处在新一轮的生物大灭绝时期,你就会真真切切地体会到一种危机感了。

第1次

奥陶纪时期,地球上浅海广布,气候十分适宜生物生长,这一时期海洋生物繁多,比如三叶虫海百合珊瑚鹦鹉螺等。

然而,到了BC4.46亿年至BC4.44亿年前(即奥陶纪末期)的200 万年间,地球上发生了第一次大规模的物种灭绝事件,史称“奥陶纪灭绝事件”。在这次灭绝事件中,全球约85%的物种灭亡,约27%的科与57%的属灭种,从灭种属的数量上看,这次物种灭绝事件在5次大灭绝事件中排名第3位。

古生物学家认为,这次生物灭绝是由全球气候变冷造成的。当时的地球正经历安第斯-撒哈拉冰河时期,大片的冰川使洋流大气环流变冷,全球温度下降,冰川锁住了水,导致海平面下降。这些变化改变了生物的生存环境,沿海生物圈严重破坏,最终导致大量物种灭绝。

还有人认为原因是距离地球6000光年以外的地方,一颗中子星与黑洞由于不明原因相撞,产生数束伽马射线暴,其中一束不偏不倚击中了地球。其实伽马射线击中地球的概率极小,小于1/100,000,000,但是那个狙击点偏偏击中了地球。由于奥陶纪的生物还没开始在陆地上生存,所以他们在水里只感觉到了地面的剧变。并不知道灾难已经降临。伽马射线直接击穿气体分子,大气变得四分五裂,臭氧层损失近1/3阳光中的紫外线直接穿透大气层,杀死了大量浮游生物,破坏了海洋食物链的基础,饥荒开始四处蔓延。射线带来的辐射还杀死了大量珊瑚,破坏了海洋生物的栖息地。地球随之而来的是饥荒蔓延,饥荒过后还有气体重新整合成做二氧化氮,二氧化氮遮天蔽日,遮挡一半的太阳光,水温顿时下降到10度并且在20万年里不断下降,冰川过去后,生机勃勃的海洋变成死寂般的安静...

值得注意的是,在这次生物大灭绝过后不久,地球就进入到地质历史上的志留纪时期,而地球生物又开始迅速复苏。那么那些幸存者是如何躲避过灾难,获得重生的呢?

2005年7月,我国一位地质学家浙江省杭州市余杭区安乐山进行地质资源调查时,不经意间在一座亭子旁边的石壁上发现了直径仅几毫米的贝壳化石。后经不断研究,地质学家在这块石壁上发现了三叶虫海百合等多种化石,而且它们存活的年代属于BC4.4亿年前的奥陶纪与志留纪时期之间。这些小小的生物展现了奥陶纪末期到志留纪早期生物演化的连接。专家分析,在奥陶纪末期、志留纪早期,杭州还处在南半球低纬度地区,属于海洋深水区,而原始动物只能在浅水中生存。但是,“物竞天择,适者生存”,在面临环境异常变化时,只有那些进化出适应环境特性的物种得以幸存。它们缩小了体型以适应深海环境,借助浅水区向深水区过渡的特殊地理环境,逐渐迁移到深水处,躲过了那场大灾难,从而使杭州地区成为奥陶纪末期生物大灭绝时一些幸存生物的“避难所”。所以,有人这样猜测:杭州地区是否曾经为地球生命留下了绝少的种子?或者退一步说,至少杭州这个深水区曾经是志留纪生物复苏的源泉之一。

第2次

地球处于泥盆纪时,许多地块升起并露出海面成为陆地,古地理面貌发生了很大变化。这个时期蕨类植物繁盛,昆虫两栖类动物兴起,脊椎动物进入飞跃发展时期,鱼形动物数量和种类增多,现代鱼类开始出现,所以泥盆纪常被称为“鱼类时代”。

但是,在BC3.75亿年前至BC3.60亿年前,即泥盆纪至石炭纪过渡时期也发生了一次生物大灭绝,这次事件持续了1500万年左右。期间有多次生物灭绝高峰期,海洋生物大量灭绝,而陆地生物受到的影响较小。从规模上看,当时全球82%的海洋物种灭绝,浅海的珊瑚几乎全部灭绝,深海珊瑚也部分灭绝。此次灭绝事件的规模在5 次大灭绝事件中排名第4位。

关于此次灭绝事件的原因,有学者认为与奥陶纪末期相似,也是因全球变冷,即地球进入卡鲁冰河时期所致;也有学者认为是期间发生的彗星撞击地球事件所致;还有人认为是陆生植物大量繁育,它们进化出发达的根系深入地表土之下数米,加速了陆地岩石土壤的风化,大量元素释放进入地表水,造成了水系的富营养化,导致了海底缺氧,从而使海洋物种大量灭绝。

许多科学家认为这次导致生物灭绝的原因是岩浆,3000亿立方米的岩浆由于不明原因脱离了外核,从西伯利亚地区喷涌而出。地球忽然开始剧烈晃动,同时,大量高温气体从西伯利亚地区的海床裂缝中喷出,这导致附近的海水开始沸腾,杀死了大量生物。紧接着,3000亿立方千米的岩浆喷涌而出。滚落的岩石很快就摧毁了附近所有的珊瑚礁和其他生物。岩浆不仅使海水温度大幅升高,烫死了成千上万的生物,还污染了海水。岩浆中的有毒物质与海水发生化学反应,使海水发生酸化,大量动物因无法呼吸而死亡。灾难的十万年后,植物加速了动物的灭亡,由于植物枯枝败叶的腐化,土壤出现了。雨水将大量土壤冲进海洋,成为海藻很好的养料。海藻的兴盛消耗量大量氧气,使动物窒息而死,加快了动物的灭绝。灾难发生150万年,地球迎来百万年来的第一场雪,又造成物种消亡,他们无法适应这种温度变化。灾难发生200万年后,岩浆不再喷发,寒冷也不再。但大多数生物都已经消失在历史的洪流中了。

2010年,美国俄亥俄大学一位科学家又提出了新的观点。他研究发现,自然界的物种存在着自然灭绝的过程,新的物种会不断取代旧物种。而泥盆纪后期发生灭绝的物种数量并没有显著增多,只不过新生的物种数量十分稀少,从而导致生物物种的相对骤减,从而出现生物灭绝的现象。

这意味着什么呢?他的观点是,大规模的物种入侵阻止了新物种的形成,从而引发了生物灭绝。简单地说,在泥盆纪时期,随着地质变迁,海平面发生变化,陆地彼此相连,陆地生态系统开始形成,两栖动物也开始向陆地迈进,某些物种得以进入到它们此前从未居住过的环境之中。这些新晋物种就是入侵物种,它们大量繁衍,抢占领地和资源,阻止了新物种的产生。因此,阻止生物入侵,对于如今的生物多样性保护而言,仍然有重要的借鉴意义。

第3次

在BC2.5亿年前的二叠纪三叠纪过渡时期,地球上发生了迄今已知最大规模的物种灭绝事件,全球总共约57%的科、83%的属、约96%海洋生物的种与约70%陆地生物的种灭绝了。

这次灭绝事件又是如何发生的呢?美国麻省理工学院和中科院南京地质古生物所的科学家研究发现,这次大规模的生物大灭绝事件,只经历了短短6 万年的时间,这对于整个地球史而言,仅仅是“眨眼之间”。

在那个时代,火山频繁爆发,英国甚至出现了超级火山爆发,沉积下来的火山灰在掩盖了一切的同时,又为我们准确地记录下了当时的情景。科学家们研究发现,我国浙江省长兴县煤山的一段地层剖面,清晰地反映了当时动物灭绝的过程:在地层剖面中,越往地层的上方,四射珊瑚、三叶虫等生物就越稀少,随着时间的推移绝迹了。科学家们采用碳同位素分析等方法确定这些事件发生的具体时间,发现煤山剖面标志生物大灭绝开始的25层火山灰为2.51941亿年前,终结于2.51880亿年前,这意味着大灭绝发生在大约6万年这一时间段内,是一次突发性的灭绝事件。

同时,经过计算,在当时的生物大灭绝初期,地球的温度是25℃,但至生物大灭绝结束时,地球温度升至33℃,短短几万年的时间内地球温度升高了8℃。这足以说明当时的地球经历了一段全球范围的高温期,温度升高,气候干旱,森林野火不断直至燃烧殆尽,二氧化碳浓度升高,海洋生物也因缺氧而大批死亡。究其罪魁祸首,就是当时大规模的火山活动,导致地表大量温室气体释放和快速的温室效应。但是关于这次大灭绝更多的是猜想,因为这次的生物灭绝实在是太严重了。

第4次

在BC2.08亿年前的三叠纪侏罗纪过渡时期,地球上发生了第4 次生物大灭绝事件,这次灭绝事件的影响遍及陆地与海洋,导致全球约23%的科与48%的属的生物灭绝,其规模在5 次大灭绝事件中排名最末。也正是这次灭绝事件,给恐龙提供广阔的生存空间,使得恐龙成为侏罗纪的优势陆地动物。这次灭绝事件历时很短,不足1万年,其原因至今未有定论。

关于这次灭绝事件最常见的观点是,陨石撞击地球所致。法国有个罗什舒阿尔陨石坑,地质年代大约是2.01亿年前,这个被侵蚀过的陨石坑,直径约25 千米,原始直径可能约50千米,但是也有专家认为这样的体积不足以造成大规模的生物灭绝。2013年,科学家在本国岐阜县坂祝町河流沿岸和大分县津久见市的海岸附近分别发现了浓度很高的金属锇,这种金属在地表上非常罕见,但在陨星内则含量丰富。后经同位素分析证实,新发现的锇与地表本来存在的锇不同,其来源是陨星。他们认为这是一颗直径为3.3~7.8千米的陨星撞击地球所致,此次撞击导致了三叠纪至侏罗纪生物大灭绝。

此外,还有一种观点认为,这一事件与当时大规模火山爆发所引发的气候变化有关。在三叠纪时期,火山爆发喷涌了大量岩浆和气体,改变了当时的气候条件,排放的二氧化碳还可能会酸化海洋,造成海洋及陆地生物的灭绝。假设2.03亿年前的一天,现今的弗洛里达州。一群真双型齿翼龙从地面起飞,开始觅食。突然,一大股水蒸气冲破地面,喷向高空。猝不及防的翼龙迅速被烫死,落到地面。紧接着,越来越多的涌向高空,这预示着大灾难的到来。几天后,地面上出现了一条长2,000千米的裂缝,从弗罗里达一直延伸至中大西洋,开始喷发蒸汽,周边的气温迅速升高,动物在高温中气喘吁吁。但这只是灾难的开始。约1800万立方千米的岩浆开始从这道裂缝喷出。岩浆扩散的速度极快,1天就能淹没200平方千米的地区。岩浆所到之处,一切生命都被摧毁。火山喷发,同时还喷出了大量的有毒气体,这种状况持续很久。一万年后,大气中的含氧量下降到了10%。大气中的水蒸气与二氧化硫发生化学反应,形成酸雨,一下就是数万年。10万年后,枯木在高温下开始燃烧,产生了大量的有毒气体和灰烬。灾难发生20万年后,岩浆终于停止了喷发。但喷发形成的火山灰遮天蔽日,地球获得的太阳能只有平时的50%,冰川来临。30万年过去了,冰期终于结束了,新增的灭绝因素也逐渐减少。但是地球是生物已经消亡太多太多。

第5次

2013年2月15日,一颗编号为2012DA14的近地小行星以距离地球仅仅2.77万千米的位置掠过地球,尽管它没有撞击地球,却着实让科学家捏了一把汗。因为这颗小行星直径约44米,重量达12万吨。如果它撞击了地球,将释放相当于230万吨爆炸当量的能量,近乎于1908年震惊世界的俄罗斯西伯利亚通古斯大爆炸产生的能量。

然而,我们的地球并不是每次都能那么幸运。如今地球上大大小小的陨石坑数以百计,每一个都代表着当年的一次创伤。其中最著名的一次撞击事件,造成了地球上第五次生物大灭绝,当年地球的霸主恐龙也不幸全军覆没,那就是希克苏鲁伯陨石撞击事件。

恐龙是一类能以后肢支撑身体并直立行走的脊椎动物,大多栖息于陆地上,大约在BC2.25 亿年前的三叠纪晚期,统治全球陆地生态系统超过1.6亿年之久,直到BC6500万年前的白垩纪晚期灭绝。但是,恐龙的后代——鸟类存活了下来,繁衍至今。

关于恐龙的灭绝,科学家们提出了五花八门的假说,先前其中比较著名的有以下四种:其一“, 气候变迁说”。该假说认为BC6500万年的地球气候陡然变化造成大批动植物死亡;其二,“地磁变化说”。该假说认为当年的地球磁场突然发生变化使得大批动物遭受灭顶之灾;其三,“酸雨说”。该假说认为白垩纪末期地球上可能下过强烈的酸雨,造成恐龙中毒而灭绝;其四,“被子植物中毒说”。该假说认为地球上的被子植物逐渐取代了裸子植物之后,其中含有的毒素被动物食用之后累积,从而导致恐龙灭绝。当然,每一种假说都有科学的一面,但也存在争议。现今,被国际社会普遍认可的是“陨石撞击说”。

20世纪70年代末,一位名叫格伦·彭菲尔德的地质学家在墨西哥尤卡坦半岛的希克苏鲁伯地区从事石油勘探工作时,惊奇地发现在尤卡坦半岛外海的海床之下,有个直径达70千米的弧状地形。之后,他查阅了相关资料,发现尤卡坦半岛上也有一个这样的弧状地形,二者居然可以合成一个完整的圆形,合成后的直径达180千米宽。但是,由于他是从事石油勘探工作的,这个发现没引起他的重视,这些与石油无关的发现也就没有被公开。

后来,不断有科学家们在此有新的发现,比如冲击石英重力异常玻璃陨石等足以证明这个圆形构造是陨石撞击形成的,而且推测这个撞击体的直径至少有10千米,它质量达20000亿吨,速度在地球引力下快速加快,从每小时6.5万公里增加到7.2万公里,合每秒20公里,这么快的速度,大气层根本无法减速。它进入大气层,开始燃烧,温度接近20000℃,亮度是太阳表面的100万倍,它飞越大西洋,朝墨西哥撞去。它5秒内就穿越了近地大气层,爆炸威力相当于1亿兆吨TNT当量。它撞击了墨西哥湾浅水区,那里的海水被蒸发,以每小时16万公里的速度冲击太空。撞击使大量的气体和灰尘进入大气层形成了一片温度高7800℃的云层,5小时内,这片热云便包围了地球,但却难以消散,小行星还引发了地震和海啸,致使火山大量喷发,云层厚几千米,以至于阳光不能穿透, 全球温度急剧下降,这种黑云遮蔽地球长达数十年之久,植物不能从阳光中获得能量, 海洋中的藻类和成片的森林逐渐死亡,食物链的基础环节被破坏了,大批的动物因饥饿而死,其中就有恐龙。这次撞击相当于人类历史上发生过最强烈地震的100万倍,爆炸的能量相当于地球上核武器总量爆炸的l万倍,导致了2.1万立方公里的物质进入了大气中。随着研究的不断深入,科学家们确信希克苏鲁伯陨石撞击事件是造成白垩纪至第三纪恐龙大灭绝的原因。

希克苏鲁伯撞击事件会引发大规模海啸、地震与火山爆发,撞击产生的碎片和灰尘会造成全球性的风暴,长时期遮蔽阳光,妨碍植物的光合作用,造成生态系统的瓦解,一系列的灾难最终导致全球约17%的科、50%的属、75%的物种灭绝,灭绝事件的规模在5次大灭绝事件中排名第2。

锇:元素周期表第6周期Ⅷ族元素,铂族金属成员之一。元素符号Os,原子序数76,相对原子质量190.2,属重铂族金属,是全世界迄今发现的地球上密度最大的物质。

冲击石英:或称为撞击石英、受震石英,是一种微结构和一般石英不同的石英,只在极高压和有限温度下形成。

重力异常:由于地球质量分布不规则造成的重力场中各点的重力矢量g和正常重力矢量γ的数量之差。它是研究地球形状地球内部结构重力勘探,以及修正空间飞行器的轨道的重要数据。

玻璃陨石:一种含硅量很高的天然玻璃物质(SiO2的平均含量约75%)。它的外观与地球上的黑曜岩相似,亦称为“似黑曜岩”,但成分和结构与黑曜岩相差很大。

相关研究

据美国国家地理网站报道,英格兰利兹大学古生物学家保罗·维格纳尔等人最新研究发现,发生在三叠纪早期的地球生物大灭绝缘于地球表面温度过高,而当前越来越高的地球表面温度,似乎预示着另一场大灭绝的到来。

三叠纪早期的大规模生物灭绝让地球彻底沦为了一颗荒废的行星。一项新的研究表明,造成这种大面积灭绝的原因是因为地球上大多数生物无法承受地球该阶段过高的表面温度。

在BC2.47亿年至BC2.52亿年前的时期内,地球正在缓慢地从三叠纪大灭绝的灾难中复苏。毁灭性的灭绝事件几乎让地球上所有的生命都消失了,包括大多数的陆生植物,整个地球奄奄一息,地球赤道附近的环境几乎让生命体无法生存。英格兰利兹大学古生物学家保罗·维格纳尔在研究中表示,“绿色植物们努力地用光合作用消耗着让地球升温的二氧化碳气体,如果没有这些绿色植物的存在,地球恐怕早已变成了一个超大的温室。” 有一些能在极端环境中侥幸存活下来的顽强生命体,比如一些命大的蜗牛和蛤,也没能熬过这次灾难,在之后的500万年里,地球几乎是一个没有生命的星球。

在研究中,维格纳尔及其同事对一些从中国南部浅海中搜集到的细小化石进行了仔细研究,中国南部海域在三叠纪时期是属于地球的赤道地区。研究人员通过对化石中氧同位素的检测得出,在三叠纪晚期,赤道附近海域的海面温度大约为40摄氏度,这个温度在科学家们看来是“致命的热”。在同样一片海域,平均温度仅为25—30摄氏度。

这种高温也解开了萦绕在科学家脑海中的谜题:为什么地球在三叠纪大灭绝后经历了500万年才恢复过来,而在其他大灭绝后数十万年就回复了生机。这样的灭绝还会再一次发生吗?维格纳尔给出了答案:“从理论上来说,很有可能。”

美国宇航局戈达德太空研究所的研究结果表明,地球表面的平均温度从1880年至今已经上升了0.8摄氏度,而且上升部分的2/3是发生在1975年之后。即使在这样的温度上升速率下,人类距离大灾难的气候还比较遥远,在人类灭亡之前,植物会先消失。

从地质年代表中看,我们正处于地球气候最坏时期的前夕。

古生物学家揭开BC2.52亿年前生物大灭绝和复苏之谜,科学家认为地球上的植物群动物群在这次大灭绝事件之后花了相当长的时间进行恢复,到了中三叠世才有所缓和,大约在2.47亿年前左右。来自瑞士苏黎世大学的科学家小组由古生物学家乌戈·布赫尔(Hugo Bucher)牵头,最新研究透露诸如古菊石属和牙形化石等海洋生物的群体在此之前的三百万至四百万年就开始复苏。科学家们绘制了详细的温度变化曲线,研究当时的全球性气候和大气中二氧化碳水平,分析在三叠纪早期这样的波动对海域生物的多样性和陆生植物群会构成怎样的影响,而在距离这段时期不久,全球环境还经历了大范围的降温和非常温暖的阶段。

BC2.5亿年前这些岩石位于海底,记录了那个时期海水酸碱度的变化情况。研究显示,位于二叠纪至三叠纪之交的这次灭绝事件持续约6万年,共分为两个阶段。在第一阶段,二氧化碳以缓慢速度释放了5万年,进入海洋的二氧化碳被强碱性的海水中和,对地球生命的影响相对缓和;第二阶段仅有1万年,但二氧化碳释放速度快、规模大,海水酸碱度突变,海洋中绝大多数高度钙化的生物无法适应,并因此灭绝。在这一时期,陆地上的生态系统也应该发生了相应的变化,海洋酸化或是造成史前

2020年9月17日,中国和英国科学家在当天出版的美国《科学进展》杂志上发表论文指出,他们对所有相关地质和古生物学证据进行核查后,确定2.33亿年前发生的“卡尼期洪积事件”是一次生物大灭绝事件,该事件除了导致一些物种灭绝外,也将恐龙送上地球之王的宝座。

2023年1月8日信息,通过对植物花粉化石中功能类似于“防晒霜”的化合物研究,研究团队发现紫外线辐射增强是导致二叠纪末陆地生物大灭绝的重要原因。

奥陶纪末

奥陶纪末大灭绝由前、后两幕组成,其间相隔约50 万—100万年。第一幕是生活在温暖浅海或较深海域的许多生物灭绝,灭绝的属占当时属总数的60%—70%,灭绝种数更高达80%。第二幕是在第一幕灭绝事件中幸存的较冷水域的生物又遭灭顶之灾。科学家认为气候变化及其相关事件是造成这两幕生物灭绝的主要原因。当时在南半球(冈瓦纳大陆及其边缘)发育着广阔的大陆冰盖,当冰盖形成并达到最高峰时,全球大气和海水温度大幅度急剧下降,处于高纬度海域的浅、冷、高密度海水向下及向赤道方向迁移,从而产生了富氧富营养的冷深水流,海洋环境发生了强烈变化,大洋水体发生翻转。冰盖形成还使全球海平面大幅度下降约50—100 米。同时,海水的碳、氧稳定也发生显著游移,水圈大气圈二氧化碳含量降低,引起强烈的冰室效应,使大陆冰川继续扩大,这些事件的综合效应导致许多生活于温暖水域的生物灭绝。在50万—100万年的冰期内,深海里几乎没有多少生物,主要生存于凉(冷)水域的浅海海底,繁盛的是与少量笔石三叶虫相伴生存的赫南特贝腕足动物群。随着大陆冰川的快速消融,大气和海水温度迅速回升,海平面也很快回升,全球规模的海侵缺氧事件发生,海中有毒水体随上升洋流侵漫到陆表海域,那些凉(冷)水域中的动物几乎无处藏身,只有少量属种侥幸逃脱,幸存至志留纪,成为崭新生物群繁衍的主力军

生存威胁

斯坦福大学生物学教授Rodolfo Dirzo认为我们正进入一个人类失去共栖物时代。据调查:从1500年前开始,超过320个陆栖脊椎动物物种灭绝。剩余物种也表现出了平均25%的衰退。

脊椎动物当中,全球估计有16%到33%的物种遭受威胁或者濒危,而大象、长颈鹿大型动物面临着最高的衰退率,专家认为这种趋势与之前的大灭绝事件相匹配。体型较大的动物趋向于拥有较低的种族生长率,而且繁殖后代较少。它们需要更大的栖息地来维持种族生存。它们的体型和含肉量使它们更容易成为人类的猎杀目标。

主要影响

尽管这些物种是相对较少的处于危险中的动物,但是它们的灭亡将产生滴漏效应,因为它们的灭亡会动摇其它物种的稳定性,甚至在某些情况下会影响人类健康。比如说,之前在肯尼亚进行的试验表明,缺少大型动物的试验区域很快就被啮齿动物所侵占。草、灌木的增加以及土壤压实率的降低,使啮齿动物更容易获得食物并建造巢穴,因而被捕食的风险也会降低。啮齿动物数量的加倍也会导致许多携带疾病的皮外寄生虫数量加倍,这是一个恶性循环的过程。

次级灭绝

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