地球大滅絕事件揭秘

國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》發(fā)表了中國科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院、中國科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點實驗室“千人計劃”教授沈延安博士的研究論文《二疊紀(jì)末生命大滅絕過程中厭氧海水的間歇性上涌：來自硫同位素的證據(jù)》，對地球歷史上最大一次生命滅絕事件的原因提出了新的地球化學(xué)證據(jù)。認為二疊紀(jì)末海洋的深部海水缺氧，并且在海洋深部的某些區(qū)域富集二氧化碳及硫化氫(一種聞似臭雞蛋氣味的有毒氣體)。當(dāng)這些深部海水上涌到海洋的淺水地區(qū)時，就會造成海洋生物的大量滅絕。

最近五億年，大規(guī)模的生物大滅絕就出現(xiàn)過5次之多

長期以來，恐龍滅絕之謎一直令人津津樂道，其實在地球地質(zhì)史上，經(jīng)常會出現(xiàn)大規(guī)模的生物滅絕，整科，整目甚至整綱的生物可以在很短的時間內(nèi)徹底消失或僅有極少數(shù)殘存下來。這種波及全球，使大量的生物類群在短時間內(nèi)消亡，造成突然集群滅絕的現(xiàn)象，古生物學(xué)家稱之為生物大滅絕。最近五億年以來大規(guī)模的生物大滅絕就出現(xiàn)過5次之多，其中發(fā)生在古、中生代之交的，即二疊紀(jì)末的生物大滅絕規(guī)模最大，對生物發(fā)展的影響也最為深刻。有統(tǒng)計顯示，地球上90%以上的海洋生物物種和75%左右的陸地生物物種在這一時期全部都滅絕了。中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科學(xué)家表示，這是一次超級大滅絕，生態(tài)系統(tǒng)也徹底得到更新，其他各次的滅絕都遠不及這次大滅絕。

古生物學(xué)家們通過豐富的資料為我們詳細再現(xiàn)了二疊紀(jì)末的生物大滅絕慘況。從海洋生物來看，到了二疊紀(jì)末，四射珊瑚、蜓、鈣質(zhì)海綿、腕足類、三葉蟲等門類相繼消亡或大量消減，生物礁生態(tài)系統(tǒng)全面崩潰，碳埋藏幾乎全面停止。在陸生生物中，石炭紀(jì)-二疊紀(jì)植物群以蕨類為主，在濱海沼澤地帶形成森林，但至二疊紀(jì)末快速消亡，被矮小的裸子植物代替。在二疊紀(jì)最有代表性的陸生動物就是四足類的脊椎動物，但至二疊紀(jì)末，63%的四足類的科迅速滅絕。

天體撞擊說、溫室效應(yīng)說、酸雨說，眾說不一

目前對生物大滅絕的原因有多種不同的解釋，還沒有一個公認的一致說法。有的觀點認為可能與二疊紀(jì)晚期頻繁的火山噴發(fā)有關(guān)。地質(zhì)研究證據(jù)顯示，二疊紀(jì)末發(fā)生過大規(guī)?；鹕奖l(fā)，當(dāng)時地球表面有多處火山爆發(fā)，包括西伯利亞和我國的華南地區(qū)等?；鹕奖l(fā)產(chǎn)生大量有毒氣體，同時釋放大量的二氧化碳，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，而致使動植物滅亡。

也有研究發(fā)現(xiàn)，在生物大滅絕地層中含有很豐富的含硫礦物，推測火山爆發(fā)釋放出大量的硫化氫氣體，之后形成酸雨，污染了古海洋，致使大量的海洋生物滅絕。另外，也有人認為二疊紀(jì)末存在有類似于白堊紀(jì)末的天體撞擊事件，撞擊地點可能位于西澳地區(qū)，造成大量生物瞬間死亡。甚至也有人認為海洋的大規(guī)模漲落才是這場“大謀殺”的元兇?？上У氖牵@些假說都沒有非常充分的證據(jù)，難以令人完全信服。

那到底是什么原因?qū)е铝诉@場全球范圍內(nèi)的大滅絕？專家們又有沒有什么最新的發(fā)現(xiàn)？

新解

“二疊紀(jì)末生命大滅絕的研究是非常具有挑戰(zhàn)性的，我想關(guān)于大滅絕的每一種觀點都有一定的積極意義，可以提供一種新的模式、觀點啟發(fā)同行們?nèi)ヲ炞C與批判，從而推動科學(xué)的發(fā)展。”中國科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院沈延安教授表示。

“雖然前人已經(jīng)做了大量卓有成就的工作，但我們首次分析了與大滅絕有關(guān)層位的多種硫同位素組成，著重探討大滅絕之前生物物種減少的原因以及它們和大滅絕的關(guān)系，這是前人很少甚至沒有涉及的，從而給大滅絕的成因提供了一個新的思路?！?br />
發(fā)現(xiàn)硫同位素異常

“我們精確測定了地質(zhì)剖面巖石中的黃鐵礦(一種含硫的礦物，化學(xué)分子式是：FeS2)的多種硫同位素組成(32S, 33S, 34S, 36S)。我們知道，海水中有硫酸鹽(SO42-),硫酸鹽還原細菌可以將硫酸鹽還原從而產(chǎn)生H2S(一種聞似臭雞蛋的氣體)，H2S隨后與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成黃鐵礦。因此，硫同位素的組成主要受硫酸鹽還原條件以及海洋環(huán)境的控制。根據(jù)微生物及化學(xué)實驗的結(jié)果，黃鐵礦的硫同位素組成范圍大致是一定的。但是從浙江煤山剖面測定的某些硫同位素值與理論的‘推測值’不相符合，并且這種現(xiàn)象每隔一段時間就會出現(xiàn)一次，我們就稱它為硫同位素階段性異常。”沈教授說。

異常緣于深部海水上涌

那么，產(chǎn)生硫同位素異常的直接的原因是當(dāng)時的海洋化學(xué)條件？沈教授的回答是肯定的：“來自世界諸多地區(qū)如華南、丹麥、日本、加拿大等的地質(zhì)記錄與地球化學(xué)資料表明，二疊紀(jì)末的海洋與現(xiàn)代全部富含氧氣的海洋是不同的，當(dāng)時的海洋是分層的，即海洋的淺部海水是富含氧氣的，而深部海水是缺少氧氣的。根據(jù)同位素地球化學(xué)原理，無論是淺水條件下生成的黃鐵礦還是深水環(huán)境下生成的黃鐵礦都不能夠產(chǎn)生我們所觀察到的‘異?，F(xiàn)象’。但是只有在深部缺少氧氣的海水上涌到淺部的特殊條件下，才能夠產(chǎn)生我們所觀察到的硫同位素異常值。這個解釋也得到了我們模擬計算的驗證。換句話說，硫同位素值的異常說明了當(dāng)時深部海水的上涌?！?br />
有毒氣體上涌導(dǎo)致大滅絕

“深部海水?dāng)y帶著海洋深處大量的有毒氣體一起涌上，這對于淺海及陸地上的生物而言將會是一個毀滅性的打擊。”沈教授解釋說，“我們談到海水中的有毒氣體主要包括二氧化碳、硫化氫等。淺部海水由于富含氧氣，硫酸鹽還原作用不能在水體中發(fā)生。只有在缺少氧氣的海洋條件下，硫酸鹽還原細菌才能夠?qū)⒑Ｋ械牧蛩猁}還原產(chǎn)生二氧化碳以及臭雞蛋一樣味道的硫化氫，從而使得深部海水中富集這些氣體?，F(xiàn)代的‘黑?！恰蚧Ｑ蟆牡湫痛碇弧，F(xiàn)代‘黑?！乃w深度大于2000米，在大約200米以上是富含氧氣的，而在200米之下則缺少氧氣，海水中的硫酸鹽還原作用使‘黑?！畈克w中富集硫化氫?！?br />
“受海水表面的風(fēng)力所驅(qū)動，以及海水中有機質(zhì)的產(chǎn)生與搬運、海洋的循環(huán)方式等諸多因素的影響，深部海水發(fā)生了上涌，大量的二氧化碳和硫化氫被釋放到淺部海水和空氣中，從而導(dǎo)致了大量生物的滅絕?！?br />
二氧化碳升高可能導(dǎo)致海洋缺氧

“研究二疊紀(jì)末的生物大滅絕對于我們現(xiàn)代環(huán)境有重要的啟示意義?！鄙蚪淌谔嵝颜f，“在特定的條件下，二氧化碳的升高可能導(dǎo)致海洋缺氧，進而危害人類的生存環(huán)境。二氧化碳不斷升高的本身不會造成海洋的缺氧，但在極端的情況下，由此產(chǎn)生的后果是有科學(xué)依據(jù)的。”

“首先我們要知道現(xiàn)代大洋是如何氧化的？海水中氧氣含量隨溫度升高而降低，極地地區(qū)由于溫度低，水體的含氧量高。因為比重的區(qū)別，高含氧量的極地海水向赤道運輸，因此將氧氣輸送到低緯度地區(qū)，由此氧化整個海洋。這些都可以通過人類衛(wèi)星觀察到。如果二氧化碳不斷升高呢？二氧化碳是一種重要的溫室氣體，因此它的不斷升高極有可能會導(dǎo)致溫度升高。做一個極端的假設(shè)，極地溫度升高，從而導(dǎo)致極地海水中含氧量降低，那么極地海水向低緯度地區(qū)輸送的氧氣會減少，導(dǎo)致厭氧。從而很有可能導(dǎo)致習(xí)慣了充足氧氣的海洋生物的滅絕，進一步對海洋生態(tài)乃至整個人類產(chǎn)生重大的影響?！?br />
采訪的最后，沈教授強調(diào)說，“盡管我們希望通過我們的工作來更好的服務(wù)于現(xiàn)代的環(huán)境，但我們不可能準(zhǔn)確預(yù)測現(xiàn)代海洋如何變化，影響因素可能成千上萬，如同最開始所說，我們只是提供一個思路，探索一個新的方向?！?br />
5次地球生命大滅絕

4.4億年前 奧陶紀(jì) 6500萬年 85%物種慘遭滅絕

3.65億年前泥盆紀(jì) 5000萬年 海洋生物遭受滅頂之災(zāi)

2.5億年前 二疊紀(jì) 4500萬年 90%生物慘遭滅絕

2億年前 三疊紀(jì) 5000萬年 爬行類動物受到重創(chuàng)

1.37億年前白堊紀(jì) 7000萬年 恐龍滅絕

美魚類大死亡都是污染惹的禍

美國研究人員公布的一項最新調(diào)查結(jié)果顯示，污染可能是導(dǎo)致日前美國洛杉磯以南的國王海港海域數(shù)百萬條魚死亡的主要原因，這一結(jié)論否定了這起事件與環(huán)境污染無關(guān)的說法。美國加利福尼亞州漁獵局公布的一項調(diào)查稱，當(dāng)?shù)剡B續(xù)發(fā)生暴風(fēng)雨，大批魚類被趕進封閉的碼頭區(qū)，擁擠的空間內(nèi)含氧量不足是導(dǎo)致這些魚類因窒息死亡的原因。

但美國南加州大學(xué)海洋學(xué)家戴維·卡倫指出，研究人員在對死魚進行解剖化驗后發(fā)現(xiàn)，這些死魚體內(nèi)含有高水平的有毒化學(xué)物質(zhì)軟骨藻酸。

軟骨藻酸是由擬菱形藻屬硅藻產(chǎn)生的一種強烈神經(jīng)毒素，能夠污染魚和貝類等海洋生物?？▊惤忉屨f，一種可能是，由于體內(nèi)含毒，大量聚集在國王海港海域的魚類無法適應(yīng)擁擠的空間，最終大批死亡；另一種可能是，這些魚類在“中毒”后失去了方向，結(jié)果大批聚集在狹窄的空間內(nèi)，最終導(dǎo)致窒息死亡。

調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，距離國王海港不遠處的洛杉磯圣莫尼卡灣近日因海藻泛濫出現(xiàn)赤潮，研究人員認為這一現(xiàn)象可能與國王海港海域大量魚類死亡有關(guān)。

目前，國王海港海域死魚清理工作正在加緊進行，整個清理工作可能要花費超過10萬美元。據(jù)估計，死魚大約有70噸，它們大多是喜歡成群結(jié)隊活動的沙丁魚，此外還有鳳尾魚、鯖魚和其它小魚。