大絕滅地球生命的斷層

大絕滅：地球生命的斷層

目前，地球上被人類記錄過的物種大約有175萬個，實際上存在的物種可能達500萬到1億個。根據(jù)古生物學家的研究，地球上曾經(jīng)存活過40億種動、植物。在演化過程中，絕大多數(shù)物種出局了。地球上生命的起源至少可以追溯到35億年前，但在很長一段時間里，地球上的生命形式都只有微生物和細菌。這一現(xiàn)象一直維持到距今約5.3億年前的寒武紀早期。在寒武紀，生物演化史上發(fā)生了一個大事件，多細胞動物突發(fā)性地在海洋中出現(xiàn)，而且迅速發(fā)展出形體多樣、構(gòu)造復(fù)雜的類型，古生物學家們將之稱為“寒武紀大爆發(fā)”。這就像一次進化試驗，生命進行了各種嘗試，出現(xiàn)了多個動物門類，包括三葉蟲、腕足動物、軟體動物、脊索動物等，具有特殊意義的是，科學家還在這一時期的化石中找到了最為原始的脊椎動物———“?？隰~”和“昆明魚”。隨著“試驗”的結(jié)束，失敗品被大自然淘汰，幸存者依舊要養(yǎng)精蓄銳以應(yīng)對下一次“試驗”。據(jù)統(tǒng)計，自寒武紀以來，明顯的生物絕滅事件發(fā)生了15次。其中重大集群絕滅有5次，分別發(fā)生在奧陶紀—志留紀之交、晚泥盆世弗拉斯期—法門期之交、二疊紀—三疊紀之交、三疊紀—侏羅紀之交和白堊紀—第三紀之交。地球歷史上出現(xiàn)的5次大絕滅1，奧陶紀~志留紀之交的生物大絕滅(4.39億年前)這一時期大多數(shù)生物的機體是軟體組織，形成化石的幾率很小，只有那些具有殼或硬組織的動物才留下了比較多的線索，因而我們無法弄清楚當時到底發(fā)生了什么以及都有哪些物種受到了影響。據(jù)估計，大約有100個科的生物滅絕了，在屬種級別上絕滅率更高，如腕足類屬的滅絕率為60%，種的滅絕率可達85%。三葉蟲類在這次絕滅中元氣大傷，此后再也無法恢復(fù)前期的繁榮。此次滅絕事件對低緯度熱帶地區(qū)生物的影響較大，而對高緯度地區(qū)和深水區(qū)生物的影響相對較小，是地球史上第三大的物種滅絕事件。古生物學家認為這次物種滅絕是由全球氣候變冷造成的。大片的冰川使洋流和大氣環(huán)流變冷，整個地球的溫度下降，冰川鎖住了水，海平面也降低了，原本充滿生機的沿海生物圈被破壞，從而導(dǎo)致了物種大規(guī)模滅絕。2，晚泥盆紀弗拉斯期———法門期之交的生物大絕滅(3.67億年前)雖說科學家可以確定在泥盆紀后期發(fā)生了大絕滅，但究竟持續(xù)了多長時間我們卻并不清楚，可能持續(xù)了50萬年，也可能是150萬年。不清楚到底是發(fā)生了一個大絕滅還是幾個連續(xù)的稍小的絕滅，專家對當時的幾個重要的事實也還沒有達成共識。經(jīng)過這次絕滅，70%的物種消失了。海洋中的物種比淡水中的物種受到的影響更大，珊瑚、腕足動物、菊石、海百合等許多無脊椎動物損失慘重。而在陸地上，正在不斷衍生出新種的植物以及剛剛出現(xiàn)的兩棲動物所受到的影響卻小得多。對于這次絕滅的起因我們知之甚少，從暖水海洋中物種不成比例的消失來看，當時應(yīng)該是發(fā)生了氣候變化，全球變冷可能是一個重要的因素，同時還有跡象顯示當時比較淺的水域里的氧氣含量也下降了。3，二疊紀~三疊紀之交的生物大絕滅(2.5億年前)到了二疊紀，地球上一派欣欣向榮的景象，海百合、菊石、珊瑚還有魚類在海洋中異常繁榮，兩棲動物以及爬行動物進一步深入內(nèi)陸活動，這段相對穩(wěn)定的時期持續(xù)了大概1億年。到了二疊紀末期，大約在2.45億年前，地球歷史上最大的一次集群絕滅事件發(fā)生了。據(jù)統(tǒng)計，這次滅絕事件導(dǎo)致生物科數(shù)減少了52%，物種數(shù)減少了90%以上，受影響最大的是海洋生物，特別是底棲生物和窄鹽性生物。96%的海洋物種滅絕，其中有三葉蟲綱。在陸地上超過3/4的脊椎動物消失，蜥蜴類、兩棲類、獸孔目爬行類也急劇衰落。對此，科學家們提出了多種解釋：海平面的波動、海洋中鹽度的變化、火山活動。而最重要的影響因素似乎還是氣候變化。4，三疊紀~侏羅紀之交的生物大絕滅(2.08億年前)不少科學家認為這次絕滅的程度相對來說比較小。一些研究顯示，這次災(zāi)難造成了60個科的海洋生物滅絕，科的滅絕率大約是1/4。還有研究認為，在三疊紀末期至少有兩次絕滅時期，相隔1200~1700萬年。但不論是單一的大絕滅還是幾個連續(xù)的稍小的絕滅，在這一時期里，牙形石類全部滅絕，菊石、海綿動物、頭足類動物、腕足動物、昆蟲以及陸生脊椎動物中的多個門類都走到了進化的終點。雖然這次大絕滅的損失相對較小，但它卻騰出了許多“生態(tài)位”，為很多新的物種的產(chǎn)生提供了有利的條件，恐龍就是從這個時候開始了它們統(tǒng)治大地的征程。也許是因為這次大絕滅所引起的關(guān)注較少，我們對它的起因也很不清楚，不過氣候變化似乎仍然是一個重要的因素，特別是降雨的增加。5，白堊紀~第三紀之交的生物大絕滅(6500萬年前)此次絕滅是地球歷史上第二大的集群絕滅事件，而恐龍時代在此終結(jié)更使它成為最廣為人知的大絕滅。據(jù)統(tǒng)計，在白堊紀末，生物圈有2868個屬，到了第三紀初就只剩下1502個屬，滅絕率達52%，種的滅絕率達85%，受影響最大的是陸地上的恐龍和海洋生物界的浮游生物，也包括一些海洋底棲生物類別。其滅絕率為：淡水生物達97%、海洋浮游微生物為58%、海洋底棲生物為51%、海洋游泳生物為30%。除了恐龍滅絕之外，曾在前4次大絕滅中都得以幸存的菊石最終還是滅絕了。而由于某種原因，某些物種卻基本沒有受到影響，鱷魚、海龜、蜥蜴、哺乳動物以及鳥類都順利渡過這場危難?？铸埣捌渫惖南椴溉閯游锛叭祟惖牡菆鎏峁┝似鯔C。也許是因為這次絕滅具有太大的吸引力，科學家對它的研究也最為透徹。專家分別從火山噴發(fā)、氣候變化、環(huán)境污染和宇宙射線角度進行了分析，而目前國外科學界普遍接受的一種解釋是，這次大絕滅是一顆巨大的小行星或彗星墜落到地球上引起地球生態(tài)系統(tǒng)劇烈變化的直接結(jié)果。絕滅是各種災(zāi)害共同影響的結(jié)果科學家一直在研究絕滅的起因和規(guī)律，并提出了多種解釋，比如隕星撞擊、宇宙射線變強、火山噴發(fā)、氣候變化、大氣成分變化、海洋鹽度變化、地磁變化等。這些觀點雖然聽起來各不相關(guān)，但大致可以分成兩部分，也就是來自地球內(nèi)和地球外的影響。已經(jīng)知道，像火山噴發(fā)、海洋污染、溫室效益等環(huán)境變化可以導(dǎo)致生物的滅絕，而如果其中一個或幾個因素的大量累積就可能造成嚴重的生態(tài)災(zāi)難。從上述對各次大絕滅的原因分析來看，氣候及環(huán)境的劇烈變化恐怕才是最直接的原因，惡劣的環(huán)境使大量生物無法適應(yīng)。像生存適應(yīng)、優(yōu)勝劣汰等一些在正常進化(包括正常絕滅在內(nèi))過程中被認為是很重要的因素，在大絕滅時卻可能根本不起作用。能否渡過大絕滅在很大程度上取決于其對周圍事物的防護屏蔽能力、生殖、遺傳方式以及某些生理特征等。這也解釋了為什么有些生物會整個類別就此消失，而有些生物卻基本沒有受到影響。這里，達爾文的連續(xù)地、漸變地自然選擇理論不再適用，取而代之的是跳躍式的大突變的進化。環(huán)境惡化使地球再次面臨危機為什么人類要花那么大精力來研究絕滅問題呢？除了科學家打破沙鍋問到底的習慣外，更主要的原因是希望能通過研究歷史來預(yù)測未來。有生就有死，每一個物種都要經(jīng)歷一個起源、進化、滅絕的過程，但物種大量同時滅絕就令人費解了，特別是如果物種在不該滅絕的時候滅絕，當然有理由引起人們的高度重視。因為如果目前地球上的生命真的再次處于災(zāi)難的邊緣，那原因只有一個——人類的活動?？铸埦烤故侨绾螠缃^的？大約在距今2.3億年前的三疊紀，恐龍首次出現(xiàn)在地球上。三疊紀末的大絕滅使恐龍逐漸成為生物界的主導(dǎo)。這個主宰地球1.6億年之久的龐大動物類群卻在距今約6500萬年前的白堊紀~第三紀交界時期突然覆滅了。為什么正處于極度繁盛狀態(tài)的恐龍會在很短的時間里滅絕？好奇心促使中外學者做了大量的研究?？茖W家發(fā)現(xiàn)，在白堊紀末期地層的黏土層中微量元素銥的含量比其他時期陡然增加了30~160多倍，而銥元素在地殼中屬罕見元素但卻廣泛存在于小行星之中。因而當前最為流行和最有影響的觀點是：6500萬年前，隕星撞擊地球，產(chǎn)生的塵埃遮天蔽日，引發(fā)氣候劇變，植物大量死去，恐龍因食物匱乏而遭致滅頂之災(zāi)。人們曾經(jīng)以為墨西哥尤卡坦半島上直徑超過180公里的“奇科蘇盧布”隕石坑就是這次撞擊的明證。不過研究人員細查了從隕石坑正中部位鉆孔取出的核心物質(zhì)后卻發(fā)現(xiàn)，它的年代距白堊紀的結(jié)束至少還有30萬年，如果這一結(jié)論無誤，科學家們就不得不去尋找更合適的隕石坑。對恐龍滅絕之謎的解釋與說法其實還有很多，公開發(fā)表的就有一百多種。---“氧氣陡降論”。6500萬年前地球氣候陡然變化，氣溫大幅下降，造成大氣含氧量下降，令恐龍無法生存。問題是：如果如此，那當時氧氣含量是如何陡降的呢？---“氣溫下降論”。恐龍是冷血動物，身上沒有毛或保暖器官，無法適應(yīng)地球氣溫的下降，都被凍死了。不過，為什么蛙類、鱷魚以及其它許多對氣溫同樣很敏感的動物都得以幸存，惟獨恐龍就不能呢？---“性別失調(diào)論”。由于天氣寒冷，恐龍媽媽孵出的大多是雄性小恐龍，這使恐龍世界雌雄比例嚴重失調(diào)，隨著雌性恐龍的逐漸減少，恐龍家族也就走向了滅亡。可是海龜?shù)男詣e也受溫度調(diào)控，為什么氣候劇變卻對它們表現(xiàn)出偏愛呢？---“酸雨論”。白堊紀末期可能下過強烈的酸雨，使土壤中包括鍶在內(nèi)的微量元素被溶解，恐龍通過飲水和食物直接或間接地攝入鍶，出現(xiàn)急性或慢性中毒，最后一批批死掉了。但很難想象地球曾經(jīng)歷過如此嚴重的環(huán)境污染。---“中毒論”。地球上曾經(jīng)有一段被子植物時期，這些植物含有毒素，恐龍吃它們吃得太多了，體內(nèi)毒素聚集過多，都被毒死了。但費解的是，植物不可能一下子毒死散布在各地的所有恐龍。盡管化石中有些恐龍的脖子向后拉出看似中毒的反應(yīng)，但那其實可能是死后身體干燥收縮的緣故。---“種族老化論和哺乳類競爭論”?？铸埬甏┢诔霈F(xiàn)了最初的哺乳類動物，這些動物屬嚙齒類，可能以恐龍蛋為食。這種小動物缺乏天敵，越來越多，最終吃光了恐龍蛋?？墒聦嵣喜溉轭愒缇秃涂铸埐⒋嬷?，沒有理由到白堊紀末才突然把恐龍蛋吃光。---“臭氧層破壞論”?？铸埖钠ㄖ谐魵庵徽妓怪畾獾?%%，而無臭味的氮、二氧化碳、氫、甲烷則占了很大比重，部分重達80至100噸的恐龍，每天要吃130至260公斤食物?？铸埐粩喾牌?，甲烷最終破壞了臭氧層，從而導(dǎo)致恐龍絕種。不過，如果甲烷是這樣逐步累積的，那么環(huán)境的惡化也應(yīng)該是逐步的，不太可能突然出現(xiàn)大絕滅。大規(guī)模的海底火山爆發(fā)影響了海水的熱平衡，進而使陸地氣候發(fā)生變化，影響了需要大量食物的恐龍等動物的生存。這其實是“氣候變化論”的另一種版本。---“地球膨脹論”。地殼的強烈運動引起地球質(zhì)量向外擴散、體積增大。恐龍等一大批生物因不適應(yīng)地球表面引力場的減少而滅絕。缺乏說服力的地方是，引力的變化并不是在短期內(nèi)出現(xiàn)的，恐龍等生物在進化過程中，應(yīng)該具有相適應(yīng)的機制。“地磁移動論”。在過去的時代，地球磁極的極圈曾多次發(fā)生移動，而每一次移動都導(dǎo)致自然環(huán)境的巨大變化，如洪水、海嘯、物種滅絕等，最嚴重的可能導(dǎo)致過文明的徹底終結(jié)，所以身體龐大的恐龍?zhí)硬贿^此劫也是情理之中的事。----“疾病論”在恐龍發(fā)展到最鼎盛的時候，一場類似于人類目前面臨的艾滋病一樣的神秘病毒或者瘟疫，突然席卷了整個地球，使稱霸地球長達1.6億年的物種徹底滅絕?！俺滦潜l(fā)論”。前蘇聯(lián)天文學家什克洛夫斯基認為，