地球生物大灭绝事件探秘（10）
胡经国
1、二叠纪末生物大灭绝的新证据专家对地球历史上最大的一次生灭绝事件的原因提出了新的地球化学证据。认为二叠纪末海洋深部海水缺氧，并且在海洋深部某些区域富集二氧化碳及硫化氢。当这些深部海水上涌到海洋浅水地区时，就会造成海洋生物的大灭绝。灭绝事件长期以来，恐龙灭绝之谜一直令人津津乐道其实在地球地质史上，经常会出现大规模的生物灭绝整个“科”整个“目”甚至整个“纲”的生物可以在很短的时间内彻底消失或仅有极少数残存下来。这种波及全球，使大量生物类群在短时间内消亡并且造成生物集群突然灭绝的现象，被古生物学家称为地球生物大灭绝。最近亿年以来生物大灭绝就出现过5次之多其中发生在古中生代之交的二叠纪末生物大灭绝（以下简称：“二叠纪大灭绝”）规模最大，对生物发展的影响也最为深刻。统计显示，地球上90%以上的海洋生物物种和75%左右的陆地生物物种在这一时期全部灭绝了。这是一次地球生物超级大灭绝，生态系统也被彻底更新，成为古生代和中生代的“界石”其各次灭绝都远不及这次生物大灭绝，也没有使生物演化进程产生如此重大的转折。
古生物学家根据丰富的资料为我们详细再现了二叠纪末生物大灭绝的情境。从海洋生物来看，到二叠纪末，四射珊瑚、蜓、钙质海绵、腕足类、三叶虫等门类相继消亡或大量消减生物礁生态系统全面崩溃碳埋藏几乎全面停止。在陆生生物中，石炭纪二叠纪植物群以蕨类为主，在滨海沼泽地带形成森林但至二叠纪末快速消亡，被矮小的裸子植物代替。在二叠纪最有代表性的陆生动物就是四足类的脊椎动物但至二叠纪末，63%的四足类的“科”迅速灭绝。假说天体撞击说、温室效应说、酸雨说，众说不一
目前对生物大灭绝事件的原因有多种不同的解释还没有一个公认的一致说法。有的观点认为可能与二叠纪晚期频繁的火山喷发有关。地质研究证据显示，二叠纪末发生过大规模火山爆发当时地球表面有多处火山爆发，包括西伯利亚和国华南地区等。火山爆发产生大量有毒气体，同时释放大量二氧化碳，导致温室效应，而致动植物灭亡。
也有研究发现，在生物大灭绝的地层中含有很丰富的含硫矿物推测火山爆发释放出大量的硫化氢气体之后形成酸雨，污染了古海洋，致使大量的海洋生物灭绝。
另外，也有人认为二叠纪末存在有类似于白垩纪末的天体撞击事件撞击地点可能位于西澳地区。天体撞击造成大量生物瞬间死亡。
甚至也有人认为海洋的大规模涨落才是这场生物大灭绝的原因。
可惜的是，这些假说都没有非常充分的证据，难以令人完全信服。
那到底是什么原因导致了这场全球范围内的大灭绝专家们又有没有什么最新的发现新解
专家表示二叠纪末生物大灭绝事件的研究是非常具有挑战性的关于生物大灭绝原因的每一种观点都有一定的积极意义可以提供一种新的模式启发同行们去验证与批判，从而推动科学的发展。
虽然前人已经做了大量卓有成就的工作，但们首次分析了与大灭绝有关地层层位的多种硫同位素组成，着重探讨了大灭绝之前生物物种减少的原因以及它们和大灭绝的关系这是前人很少甚至没有涉及的，从而对大灭绝成因的研究提供了一个新的思路。
⑴、硫同位素异常们精确测定了地剖面岩石中黄铁矿一种含硫的矿物，化学分子式是为FeS2的多种硫同位素组成S-32、S-33、S-34、S-36）。大家知道，海水中含有硫酸盐硫酸盐“还原细菌”可以将硫酸盐还原，从而产生H2S；硫化氢H2S随后与铁发生化学反应生成黄铁矿。因此，硫同位素的组成主要受硫酸盐还原条件以及海洋环境的控制。根据微生物及化学实验的结果，黄铁矿的硫同位素组成范围大致是一定的。但是从中国浙江煤山剖面测定的某些硫同位素值与理论的“推测值”不相符合并且这种现象每隔一段时间就会出现一次。专家们将这种现象称为硫同位素阶段性异常。
⑵、硫同位素异常于深部海水上涌
专家指出，产生硫同位素异常的直接原因是当时的海洋化学条件。来自世界诸多地区如华南、丹麦、日本、加拿大等的地质记录与地球化学资料表明，二叠纪末的海洋与现代全部富含氧气的海洋是不同的当时的海洋是分层的，即海洋的浅部海水是富含氧气的，而深部海水则是缺少氧气的。根据同位素地球化学原理，无论是浅水条件下生成的黄铁矿还是深水环境下生成的黄铁矿都不能够产生我们所观察到的异常现象”。只有在深部缺少氧气的海水上涌到浅部的特殊条件下，才能够产生我们所观察到的硫同位素异常值。这个解释得到了模拟计算的验证。换句话说，硫同位素值异常说明当时深部海水上涌。
⑶、有毒气体上涌导致生物大灭绝
深部海水携带着海洋深处大量的有毒气体一起上涌，这对于浅海及陆地上的生物而言将会是一个毁灭性的打击。专家指出，这里所说的海水中的有毒气体主要包括二氧化碳、硫化氢等。浅部海水由于富含氧气，硫酸盐还原作用不能在水体中发生。只有在缺少氧气的海洋条件下，硫酸盐“还原细菌”才能够将海水中的硫酸盐还原产生二氧化碳硫化氢，从而导致在深部海水中富集这些气体。现代的“黑海”是“硫化海洋”的典型代表之一。现代“黑海”的水体深度大于2000米在大约200米以上是富含氧气的，而在200米之下则缺少氧气海水中的硫酸盐还原作用使“黑海”深部水体中富集硫化氢。
受海水表面的风力所驱动，以及海水中有机质的产生与搬运、海洋的循环方式等诸多因素的影响，深部海水发生上涌，大量二氧化碳和硫化氢被释放到浅部海水和空气中，从而导致了大量生物灭绝。启示启示二氧化碳含量升高可能导致海洋缺氧
专家指出，研究二叠纪末生物大灭绝事件对于现代环境研究具有重要的启示意义。在特定条件下，二氧化碳含量升高可能导致海洋缺氧，进而危害人类的生存环境。二氧化碳含量不断升高的本身不会造成海洋缺氧但是在极端情况下，由此产生的后果是有科学依据的。
首先我们要知道现代大洋是如何氧化的海水中氧气含量随温度升高而降低极地地区由于温度低，水体的含氧量高。因为比重的区别，高含氧量的极地海水向赤道运输，因此将氧气输送到低纬度地区，由此氧化整个海洋。这些都可以通过人类卫星观察到。如果二氧化碳含量不断升高呢二氧化碳是一种重要的温室气体，因此它的含量不断升高极有可能会导致温度升高。做一个极端的假设极地温度升高，从而导致极地海水中含氧量降低，那么极地海水向低纬度地区输送的氧气就会减少，导致缺氧。从而很有可能导致习惯于充足氧气的海洋生物的灭绝，进一步对海洋生态乃至整个人类产生重大影响。
专家强调尽管我们希望通过我们的工作来更好服务于现代的环境，但我们不可能准确预测现代海洋如何变化影响因素可能成千上万，如同最开始所说，我们只是提供一个思路，探索一个新的方向。大灭绝新发现在生物演化的“长河”中，曾经出现过一次大灭绝事件，几乎造成地球生物界回到原始状态，这就是著名的二叠纪末生物大灭绝。究竟是什么造成了这次大灭绝事件？谜底不久前终于被揭开。中科院南京地质古生物研究所的专家们研究并且发现二叠纪末生物大灭绝事件的真相。开始时间精确至2.5228亿年
从世纪80年代开始，中科院南京古生物研究所就开始着手二叠纪末生物大灭绝的研究对二叠纪末大灭绝的研究已经十几年了。
化石是生命演化最“忠实”的记录者想要“还原”二叠纪大灭绝，就要找到足够的化石。为此，专家们江煤山、西藏及其周边地区20多条地质剖面开展研究。这些剖面既有海洋环境，也有陆地环境，甚至还有海陆过渡环境。
专家们在中国浙江煤山发现了高分辨率的牙形化石带。这种化石带的化石长短不一，但都相似的长方形它们也是古生物学上用来作为划分古生界和中生界的标准化石。研究人员还在中国四川的剖面上找到了火山灰的痕迹。火山喷发形成的火山灰，沉积下来之后是可以保存的。而火山灰里的锆石等成分可以用来测定火山喷发的时间，其精度也很高。
此外，化石中碳同位素的变化也为带来了“好消息”。生物的多样性与二氧化碳等指标有密切关系研究发现当时地球的碳同位素在万年内出现的变化。在种种“证据”面前，二叠纪末生物大灭绝发生的时间终于得以首次确定2.5228亿年。岩浆、火山气候共同作用
关于二叠纪末生物大灭绝的原因，长期以来一直是争论的热点。2000年，专家认为是瞬间事件导致了生物的灭绝，因为二叠纪末期发生的生物灭绝速度太快了。所以有美、日等科学家推断当时有一颗小行星或者彗星猛烈地撞击了地球，其造成的强烈震波瞬间“杀死”了上千平方公里内的所有生物，如同6500万年前恐龙灭绝一样。当时，这种观点一度风靡一时。但随着进一步的深入研究，真正的“凶手”逐渐浮出水面。
专家们在生物大灭绝的地层层位发现了当时的树木大都经过燃烧证明非常干燥，森林遭受大面积山火吞噬。正是这些绵延不绝的山火，给位于赤道地区的以大羊齿为代表的热带雨林带来灾难。森林的破坏又使得地表风化加剧，地表土壤系统快速崩溃。
那么海洋生物又是如何灭绝的呢？专家认为，碳同位素突然大幅度变化说明大气中的二氧化碳也出现剧烈变化，给生物多样性带来了灭顶之灾。专家“还原”了当时的环境：地下岩浆在经过长期的“平稳”之后，突然迎来了“活跃期”大规模活动造成了地表甲烷释放以及火山喷发，使得大气中二氧化碳浓度快速增加。天气越来越热，海底缺氧严重，海洋生物们也没能逃过这次劫难。
更让人惊奇的是，通过化石研究比对发现，大灭绝速度非常快。在世纪80年代，大家认为灭绝应该是1000万年完成的，但认为这一切不会超过20万年。海洋和陆地生物灭绝是同时的，这和之前普遍认为的海洋生物灭绝快于陆地生物的理论不同。舌形贝、银杏成功
二叠纪大灭绝给世界带来的破坏是灾难性的，造成了95%海洋生物和75%陆地生物物种灭绝，并地球进入了一个长达万年以上的生命“萧条”期。但即便环境再险恶，仍有少数陆地和海洋物种成功活了下来。这些物种都是抗压能力强、忍耐度很高的。
比如海豆芽”就是成功存活下来的海洋生物。从外形上看，它更像是“肥胖版”的豆芽。它的“大名”叫做舌形贝，是世界上已发现生物中历史最长的腕足类海洋生物，生活在温带和热带海域。
存活下来的陆地生物要比海洋生物多一些包括蕨类、石松类、有节类、银杏类、松柏类存活了下来。这些存活下来的陆地生物是以大类划分的，每个大类只有几个物种成功活下来。比如说古银杏。那个时候的银杏和现在的完全不同，早期的树叶分叉很多，而且叶子毛发的样子差不多。
虽然二叠纪大灭绝破坏性巨大，但是却留下了巨大的生态空间。这为接下来的三叠纪的陆地、海洋生物，甚至为很快出现的地球霸主恐龙提供了生态发展的“机遇”。
上述成果并不意味着关于二叠纪大灭绝研究的终结。未来大灭绝事件相关、相近的生物事件依然是关注的焦点。
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