古生物灭绝新论

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  我们从一个新的角度来研究二叠纪末生命大灭绝,得出了一些新的结论,这对认识地质历史中环境的变化如何影响生命历程有重要的参考意义。现在人们已经意识到全球变暖所造成的各种灾害,保护地球是我们永远的责任。
  
  古生物化石记录表明,在过去5.4亿年的地质历史中,地球上共发生了5次生物大灭绝事件,其中距今2.5亿年之前二叠纪末的生命灭绝事件可谓是生命发展史中最惨烈的一幕,大约70%的陆生生物未能摆脱灭绝的命运,海洋中至少有90%以上的物种在这一时期消亡。因而,二叠纪末生命大灭绝事件也始终是世界各国的地球科学家研究和探讨的热点。2月22日,中国科学技术大学教授沈延安在《自然一通讯》上发表了最新研究成果,大气中二氧化碳的不断升高,有可能导致海洋缺氧,引发了二叠纪的生物大灭绝。
  二叠纪末期,距今大约2.5亿年。当时在地球上,发生了一次最大的生命灭绝事件。究竟是何原因所致?长期以来,一直都是众说纷纭,例如有火山爆发说、陨石撞击说、气候改变说、沙漠肆虐说等。
  “正因为此,这一时期也一直是研究地质历史的热点之一。”沈延安表示,二叠纪末的生命大灭绝是非常具有挑战性的课题,也是具有重要价值的研究项目。
  他介绍,对于陨石撞击说其实在学术界已被否定,因为它与许多地质事实不符,比如缺少撞击导致大规模物种灭绝的证据等。另外,认为陨石撞击说的研究人员所报道的有些数据,未能够得到其他研究小组的检验与重复。因此,后来很多研究人员的工作重点就放在二叠纪末海洋与大气的演化,以及它们的剧烈变化为何会导致生命灭绝上。从大的方面讲,研究的重点在于大气圈、水圈与生物圈的相互作用,这次的研究成果也是沿着这样的思路开展的。
  这次的研究成果显示,厌氧海水(海水中缺少氧气)的间歇性上涌,可能是造成2.5亿年前生命大灭绝的一个重要原因。
  许多证据表明,二叠纪末期,海洋深部缺少氧气,并且在某些区域,富集着有毒气体二氧化碳、硫化氢(一种臭鸡蛋气味的气体)等。“当含有大量有毒气体的厌氧海水,在海水表面的风力驱动下,上涌到海洋的浅水地区时,就会造成海洋生物的大量灭绝。”沈延安说。
  大约从2005年开始,沈延安研究小组开始对华南地区进行野外调查和研究,因为华南保存了世界上关于二叠纪末生命大灭绝的最完整的地质记录,通过详细研究浙江煤山剖面,他们提出了新的证据一一硫同位素异常。浙江煤山剖面,是二叠系与三叠系,即古生界与中生界的全球标准地层。世界各地要厘定这一时间间隔的精细地层,都要跟煤山剖面相对比,因此称为“金钉子”剖面。
  沈延安和他的同事,对煤山剖面的多种硫同位素组成,进行了精确的测定。结果发现,随着灭绝事件的逐渐展开,硫同位素组成随时间出现了阶段性异常。根据硫同位素分馏原理和二叠纪海洋化学组成,他们认为,这可能是厌氧海水的间歇性上涌造成的。
  沈延安告诉记者,他们的研究说明,地表环境的不断恶化,导致了二叠纪末的生命大灭绝。而在特殊的条件下,二叠纪末期类似的情形,可能还会在地球上出现。而大气中二氧化碳的不断升高,可能是主要因素之一。
  二氧化碳含量上升会给地球带来毁灭性的打击。对此,中科院南京地质古生物所研究员、南京古生物博物馆馆长冯伟民说,“现今地球大气二氧化碳含量的上升,除了自然变化因素外,与人类工业化进程更是直接关联。”他介绍,特别是最近50年,人类利用化石燃料引发的大气二氧化碳含量上升起到了越来越主导的作用,地球气候变暖的情况也越来越严峻。
  对此,沈延安表示,二叠纪的生命灭绝不会在很短的时间内发生。不过,二氧化碳含量若不断升高,达到极限值后,将对地球上的生物产生重大影响。
  冯伟民表示,这也是为什么人们要随时警惕二氧化碳上升的原因,因为大气中二氧化碳含量升高,直接的结果是全球温度上升,导致冰川收缩,海平面上升,进一步加剧海洋水体的流动与循环。而海水中二氧化碳的含量,既与海洋生物的分布、大陆径流、固体悬浮物质和海洋沉积物有关,也与海一气交换等有密切的关系,当表层海水中二氧化碳的分压小于大气中二氧化碳的分压时,海水就会吸收大气的二氧化碳。
  2007年联合国政府间气候变化委员会(IPCC)称,全球温度上升将持续几个世纪,将导致冰川溶解、平均气温愈来愈高和水位上升,如果持续下去,全球暖化将导致饥荒和疫症蔓延、水源受污染、更多风暴和更频密的旱灾,可能令70%的动植物品种绝种。
  那么,二叠纪时代的生物大灭绝的可怕景象会再现吗?冯伟民表示,虽然这是极端事件的假说,但并不能完全排除其发生的可能。问题的关键在于人类控制二氧化碳排放的力度。
  冯伟民指出,当然,现今地球的海陆分布,与二叠纪末的海陆分布完全不同,因而大气环流和海洋环流的分布格局与规律也截然不同。二叠纪末海洋与大陆的分布十分奇特,与现在四分五裂的大陆截然不同。当时地球上的大陆几乎都集聚在一起,形成了一个统一的泛大陆。因此,当时的大洋也就形成了一个超级泛大洋。而现在海洋和陆地都是割裂的、分散的,即便发生这样可怕的一幕,也不会导致整个陆地和海洋的所有生物全军覆没。
  “我们从一个新的角度来研究二叠纪末生命大灭绝,得出了一些新的结论,这对认识地质历史中环境的变化如何影响生命历程有重要的参考意义。”沈延安说,“我们还有机会,现在人们已经意识到全球变暖所造成的各种灾害,保护地球是我们永远的责任。”
  冯伟民也表示,人类现在已经意识到这样的危机可能带来的后果,正在改变生产方式、开发环保绿色产品,寻找替代能源,努力控制环境污染。
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