生物大滅絕真相解密

張唯誠(chéng)

大約在2.5億年前，地球上發(fā)生了一次規(guī)模空前的生物大滅絕，它的毀滅性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了6500萬(wàn)年前那次殺死了恐龍的生物滅絕。6500萬(wàn)年前的那次災(zāi)難毀滅了地球上50%的物種，而2.5億年前的那一次，陸地上至少70%的物種、海洋中96%的物種都消失了。由于那次滅絕發(fā)生在古生代終結(jié)時(shí)的二疊紀(jì)和中生代開始時(shí)的三疊紀(jì)之間，古生物學(xué)家稱之為“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”。

在二疊紀(jì)，地球上幾乎所有陸地都聚在一起，形成了一塊被稱為“盤古”的超級(jí)大陸。這樣一塊超級(jí)大陸的形成改變了地球的氣候，使絕大多數(shù)地方變得很溫暖而且很干燥。那時(shí)的地球是生命的樂園。各種昆蟲爬行于地面，飛翔于空中，包括原始的蜻蜓和蟑螂。森林中生活著巨大的以植物為食的爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物。魚類統(tǒng)治著海洋，包括模樣嚇人的盾皮魚，它們的身長(zhǎng)可達(dá)9米。珊瑚蟲和三葉蟲是海洋中的“旺族”。

然而，一切突然間改變了……

西伯利亞火山噴發(fā)和“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”幾乎發(fā)生在同一時(shí)期

巖石中的秘密

那次滅絕可謂鐵證如山，因?yàn)樗募?xì)節(jié)“寫”在了石頭上，那些石頭就形成于滅絕事件發(fā)生的時(shí)候，其中的化石透露了隱藏在遙遠(yuǎn)時(shí)光中的秘密。人們發(fā)現(xiàn)，在那些化石的記錄中，一些生物突然消失了，例如，三葉蟲在三疊紀(jì)的巖層中便一下子蹤跡全無(wú)。

究竟是什么導(dǎo)致了那場(chǎng)大滅絕呢？人們進(jìn)行了大量研究，提出了種種假設(shè)，如氣候的溫暖化、寒冷化、海水鹽分濃度的變化、棲息地的減少、海陸的變遷、超新星爆發(fā)和小行星撞擊地球，等等。20世紀(jì)90年代早期，科學(xué)家們?cè)谖鞑麃喺业搅舜罅炕鹕絿姲l(fā)留下的玄武巖，那些玄武巖形成于二疊紀(jì)末期，是當(dāng)年一場(chǎng)大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)的熔巖，面積達(dá)200萬(wàn)平方千米。這說明，在大滅絕發(fā)生的那個(gè)時(shí)候，地球上出現(xiàn)了一次規(guī)模驚人的火山噴發(fā)事件。

在二疊紀(jì)，地球上幾乎所有陸地都聚在一起，周圍被大洋所環(huán)繞

2.5億年前，地幔中聚集著巨大的壓力，灼熱的熔巖早已蓄勢(shì)待發(fā)，這時(shí)，可能某種突發(fā)的事件觸動(dòng)了火山噴發(fā)的“開關(guān)”，這個(gè)事件究竟是什么，人們也有很多猜測(cè)，也許是某種劇烈的地質(zhì)活動(dòng)，也許是一個(gè)小行星撞擊了地球，總之，一場(chǎng)大噴發(fā)開始了。到處火光沖天，煙霧彌漫，被稱為洪流玄武巖的熔巖漫延開來，源源不斷，動(dòng)物們無(wú)處可逃?；鹕讲粩嗟貒姲l(fā)、停止、再噴發(fā)，這個(gè)過程延續(xù)了6萬(wàn)年，留下的原始洪流玄武巖也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止現(xiàn)在看到的200萬(wàn)平方千米，它的巖漿若覆蓋整個(gè)美國(guó)，可使地面抬升1.6千米！

能夠?yàn)槟谴螠缃^提供證據(jù)和說明其規(guī)模的地方還有人們?cè)谀戏堑目懪璧卣业降挠≯E?，F(xiàn)在的卡陸盆地是一個(gè)寸草不生的荒漠之地，但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，3億年前的地層卻由大量洪水沖積而成的沉積物所構(gòu)成，這表明3億年前的卡陸盆地是一個(gè)非常潮濕的地方，生命曾經(jīng)盛極一時(shí)，就在緊挨著這個(gè)地層的上面卻突兀地缺乏任何生命跡象，那里的地層被科學(xué)家形容為“不毛地帶”?？懪璧氐牡貙佑∽C了二疊紀(jì)末期，地球曾一度墮入到一個(gè)生物滅絕災(zāi)難中的推斷。

海洋動(dòng)物正在失去制造貝殼的海洋環(huán)境，它們的殼很薄，變得透明

通常情況下，火山噴發(fā)會(huì)對(duì)地球環(huán)境形成程度不同的沖擊?；鹕交疑仙酱髿鈱拥母咛?，它們遮擋陽(yáng)光，改變固有的天氣模式。接下來就是二氧化碳，它們隨火山噴出的氣體進(jìn)入大氣，使大氣變熱，海洋也吸收很多碳，海水因此變得更酸了。

西伯利亞火山劇烈的噴發(fā)和“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”幾乎發(fā)生在同一時(shí)期，這難道只是巧合嗎？那場(chǎng)規(guī)?？涨暗拇鬁缃^是否就肇因于西伯利亞火山噴發(fā)呢？要回答這個(gè)問題，科學(xué)家必須搞清楚那次大滅絕和火山的噴發(fā)是否存在聯(lián)系，假若噴發(fā)發(fā)生在大滅絕之后，那么就不能認(rèn)定它是大滅絕的“元兇”。這一疑問適合由地質(zhì)年代學(xué)家來解決，他們擅長(zhǎng)確定巖石的年齡。

美國(guó)麻省理工學(xué)院的賽斯·伯吉斯和他的研究團(tuán)隊(duì)開始分析一些來自中國(guó)的巖石，它們形成于二疊紀(jì)的晚期。科學(xué)家們想通過這些古老的巖石確定西伯利亞火山噴發(fā)的準(zhǔn)確時(shí)間。巖石包含了一些石灰?guī)r層，它們是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)時(shí)間的沉淀后形成的沉積巖。最上層的部分最年輕?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在最低處的二疊紀(jì)巖層中，存在著很多動(dòng)物化石，然而那些化石到了二疊紀(jì)更晚些的層面便消失了。人們由此推測(cè)，那場(chǎng)大滅絕發(fā)生在這兩個(gè)層面所顯示的年代范圍中。伯吉斯等人還研究了石灰?guī)r中的兩種物質(zhì)成分——碳和鋯石。通過這項(xiàng)研究，他們推測(cè)了西伯利亞火山噴發(fā)的時(shí)間跨度。他們發(fā)現(xiàn)，巖石中的生物化石消失了6萬(wàn)年，而最后的1萬(wàn)年突然出現(xiàn)了碳的井噴式增長(zhǎng)。

三葉蟲化石

海洋的“原始記錄”

與此同時(shí)，另一組來自英國(guó)愛丁堡大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在巖石中的生物化石消失的那6萬(wàn)年里，海洋中的酸堿度也發(fā)生了改變，他們很想知道這是為什么，尤其是最后的1萬(wàn)年，假若那時(shí)海水的酸堿度也發(fā)生了突變，那就能和伯吉斯他們對(duì)碳的研究聯(lián)系起來了。

地球化學(xué)家馬休·克拉克森和他的團(tuán)隊(duì)來到了中東國(guó)家阿聯(lián)酋，研究那里的石灰?guī)r，那些石灰?guī)r曾經(jīng)處在二疊紀(jì)海洋的海底，它們將向科學(xué)家提供一份來自二疊紀(jì)海洋的“原始記錄”。

在海水中，硼元素以兩種不同的方式存在——硼酸和硼酸鹽，它們的含量基于酸堿度的狀況而有所不同。所以，只要確定了巖石中硼酸和硼酸鹽的比率，或者說它們的相對(duì)含量，就能計(jì)算出那些巖石形成的時(shí)候海水的酸堿度狀況了。通過這樣的方法，克拉克森等人確定了巖層中以兩種形式存在的硼的相對(duì)含量。他們發(fā)現(xiàn)，在二疊紀(jì)和三疊紀(jì)交界的地方，海洋酸堿度迅速改變，顯示當(dāng)時(shí)的海水變得更酸了。

他們還發(fā)現(xiàn)，酸性的大幅度增強(qiáng)也發(fā)生于巖石中的生物化石消失的6萬(wàn)年時(shí)間段里的最后1萬(wàn)年，這說明，酸性的大幅度增強(qiáng)和碳的井噴式增長(zhǎng)是相互關(guān)聯(lián)的。由此，人們推測(cè)了當(dāng)時(shí)的情景：在西伯利亞火山噴發(fā)的前5萬(wàn)年里，很多碳已經(jīng)釋放了出來，那時(shí)地球的表面已經(jīng)被加熱了。一些陸生動(dòng)物無(wú)法適應(yīng)這樣的變化走向滅絕。接下來，更具毀滅性的噴發(fā)開始了，這一階段發(fā)生在“最后的1萬(wàn)年”，它是第二波，也是最后一波大噴發(fā)，其產(chǎn)生的二氧化碳造成了碳的突然性增長(zhǎng)。某種原因?qū)е聡姲l(fā)釋放了更多的碳，其中的一種可能是，由于溫度極高，石灰?guī)r被熔化，于是釋放了其中的碳，它們隨著氣體被火山噴了出來。

災(zāi)難會(huì)重演嗎？

大量的二氧化碳釋放造成海水酸性的大幅度增強(qiáng)，給了當(dāng)時(shí)的海洋生物最后的也是最致命的一擊。假若海水的酸度過高，海洋生物的貝殼和骨骼就會(huì)受到損害，它們也難以制造新的貝殼。這種制造貝殼的過程使用鈣，被稱為“鈣化”。

但打擊并非僅僅局限于海洋中，發(fā)生在海洋中的生態(tài)災(zāi)難又波及到陸地上，一場(chǎng)全球性的氣候變暖和以異常天氣為特征的氣候變化使一些陸生動(dòng)物走向了滅絕。至此，“二疊紀(jì)-三疊紀(jì)生物大滅絕”的真相終于可以說大白于天下了，原來，火山噴發(fā)確實(shí)是大滅絕的“元兇”。

那場(chǎng)大滅絕之后，地球慢慢恢復(fù)，少數(shù)逃過了這場(chǎng)劫難的幸存者變成了新一輪動(dòng)植物的祖先，這其中也包括恐龍的祖先。大滅絕雖然毫不留情地摧毀了舊有的生命體系，但也為新來者開辟了道路。

不過地球的恢復(fù)期很漫長(zhǎng)，它用了600萬(wàn)年為自己療傷。到了三疊紀(jì)中期，地球上的生物群才恢復(fù)了它的多樣性，然而那已是一個(gè)完全不同的生物體系了，萬(wàn)物煥然一新，生命又開始了新的旅程。

大滅絕真相的披露令科學(xué)家們非常不安，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)，今天海洋中的情形非常像2.5億年前的二疊紀(jì)，只是造成今天海水酸化的“元兇”不再是火山大噴發(fā)，而是人類自身。僅僅在過去250年的時(shí)間里，大氣中二氧化碳的含量就攀升了40%。在今天的海洋，動(dòng)物們正在失去制造貝殼的海洋環(huán)境，相應(yīng)的掠食者也因此正在失去它們的食物。按照目前的發(fā)展勢(shì)態(tài)，估計(jì)到2400年，地球上的海洋就會(huì)變得和大滅絕時(shí)候的海洋一樣酸。

大滅絕的真相正在告誡人類，現(xiàn)在是認(rèn)真思考拯救家園的時(shí)候了。

【責(zé)任編輯】龐 云