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(lèi)記錄過(guò)的物種大約有175萬(wàn)個(gè)，實(shí)際上存在的物種可能達(dá)500萬(wàn)到1億個(gè)。根據(jù)古生物學(xué)家的研究，地球上曾經(jīng)存活過(guò)40億種動(dòng)、植物。在演化過(guò)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(zhǎng)一段時(shí)間里，地球上的生命形式都只有微生物和細(xì)菌。這一現(xiàn)象一直維持到距今約5.3億年前的寒武紀(jì)早期。在寒武紀(jì)，生物演化史上發(fā)生了一個(gè)大事件，多細(xì)胞動(dòng)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(lèi)型，古生物學(xué)家們將之稱(chēng)為“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。這就像一次進(jìn)化試驗(yàn)，生命進(jìn)行了各種嘗試，出現(xiàn)了多個(gè)動(dòng)物門(mén)類(lèi)，包括三葉蟲(chóng)、腕足動(dòng)物、軟體動(dòng)物、脊索動(dòng)物等，具有特殊意義的是，科學(xué)家還在這一時(shí)期的化石中找到了最為原始的脊椎動(dòng)物———“?？隰~(yú)”和“昆明魚(yú)”。隨著“試驗(yàn)”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(duì)下一次“試驗(yàn)”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自寒武紀(jì)以來(lái)，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(jì)—志留紀(jì)之交、晚泥盆世弗拉斯期—法門(mén)期之交、二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交、三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交和白堊紀(jì)—第三紀(jì)之交。地球歷史上出現(xiàn)的5次大絕滅1，奧陶紀(jì)~志留紀(jì)之交的生物大絕滅(4.39億年前)這一時(shí)期大多數(shù)生物的機(jī)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(dòng)物才留下了比較多的線(xiàn)索，因而我們無(wú)法弄清楚當(dāng)時(shí)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(jì)，大約有100個(gè)科的生物滅絕了，在屬種級(jí)別上絕滅率更高，如腕足類(lèi)屬的滅絕率為60%，種的滅絕率可達(dá)85%。三葉蟲(chóng)類(lèi)在這次絕滅中元?dú)獯髠撕笤僖矡o(wú)法恢復(fù)前期的繁榮。此次滅絕事件對(duì)低緯度熱帶地區(qū)生物的影響較大，而對(duì)高緯度地區(qū)和深水區(qū)生物的影響相對(duì)較小，是地球史上第三大的物種滅絕事件。古生物學(xué)家認(rèn)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(gè)地球的溫度下降，冰川鎖住了水，海平面也降低了，原本充滿(mǎn)生機(jī)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(jì)弗拉斯期———法門(mén)期之交的生物大絕滅(3.67億年前)雖說(shuō)科學(xué)家可以確定在泥盆紀(jì)后期發(fā)生了大絕滅，但究竟持續(xù)了多長(zhǎng)時(shí)間我們卻并不清楚，可能持續(xù)了50萬(wàn)年，也可能是150萬(wàn)年。不清楚到底是發(fā)生了一個(gè)大絕滅還是幾個(gè)連續(xù)的稍小的絕滅，專(zhuān)家對(duì)當(dāng)時(shí)的幾個(gè)重要的事實(shí)也還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。經(jīng)過(guò)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(dòng)物、菊石、海百合等許多無(wú)脊椎動(dòng)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(dòng)物所受到的影響卻小得多。對(duì)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(lái)看，當(dāng)時(shí)應(yīng)該是發(fā)生了氣候變化，全球變冷可能是一個(gè)重要的因素，同時(shí)還有跡象顯示當(dāng)時(shí)比較淺的水域里的氧氣含量也下降了。3，二疊紀(jì)~三疊紀(jì)之交的生物大絕滅(2.5億年前)到了二疊紀(jì)，地球上一派欣欣向榮的景象，海百合、菊石、珊瑚還有魚(yú)類(lèi)在海洋中異常繁榮，兩棲動(dòng)物以及爬行動(dòng)物進(jìn)一步深入內(nèi)陸活動(dòng)，這段相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期持續(xù)了大概1億年。到了二疊紀(jì)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(jì)，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(chóng)綱。在陸地上超過(guò)3/4的脊椎動(dòng)物消失，蜥蜴類(lèi)、兩棲類(lèi)、獸孔目爬行類(lèi)也急劇衰落。對(duì)此，科學(xué)家們提出了多種解釋?zhuān)汉Ｆ矫娴牟▌?dòng)、海洋中鹽度的變化、火山活動(dòng)。而最重要的影響因素似乎還是氣候變化。4，三疊紀(jì)~侏羅紀(jì)之交的生物大絕滅(2.08億年前)不少科學(xué)家認(rèn)為這次絕滅的程度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小。一些研究顯示，這次災(zāi)難造成了60個(gè)科的海洋生物滅絕，科的滅絕率大約是1/4。還有研究認(rèn)為，在三疊紀(jì)末期至少有兩次絕滅時(shí)期，相隔1200~1700萬(wàn)年。但不論是單一的大絕滅還是幾個(gè)連續(xù)的稍小的絕滅，在這一時(shí)期里，牙形石類(lèi)全部滅絕，菊石、海綿動(dòng)物、頭足類(lèi)動(dòng)物、腕足動(dòng)物、昆蟲(chóng)以及陸生脊椎動(dòng)物中的多個(gè)門(mén)類(lèi)都走到了進(jìn)化的終點(diǎn)。雖然這次大絕滅的損失相對(duì)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(gè)時(shí)候開(kāi)始了它們統(tǒng)治大地的征程。也許是因?yàn)檫@次大絕滅所引起的關(guān)注較少，我們對(duì)它的起因也很不清楚，不過(guò)氣候變化似乎仍然是一個(gè)重要的因素，特別是降雨的增加。5，白堊紀(jì)~第三紀(jì)之交的生物大絕滅(6500萬(wàn)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(shí)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(jì)，在白堊紀(jì)末，生物圈有2868個(gè)屬，到了第三紀(jì)初就只剩下1502個(gè)屬，滅絕率達(dá)52%，種的滅絕率達(dá)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(lèi)別。其滅絕率為：淡水生物達(dá)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(méi)有受到影響，鱷魚(yú)、海龜、蜥蜴、哺乳動(dòng)物以及鳥(niǎo)類(lèi)都順利渡過(guò)這場(chǎng)危難?？铸埣捌渫?lèi)的消失為哺乳動(dòng)物及人類(lèi)的登場(chǎng)提供了契機(jī)。也許是因?yàn)檫@次絕滅具有太大的吸引力，科學(xué)家對(duì)它的研究也最為透徹。專(zhuān)家分別從火山噴發(fā)、氣候變化、環(huán)境污染和宇宙射線(xiàn)角度進(jìn)行了分析，而目前國(guó)外科學(xué)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(xué)家一直在研究絕滅的起因和規(guī)律，并提出了多種解釋?zhuān)热珉E星撞擊、宇宙射線(xiàn)變強(qiáng)、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(diǎn)雖然聽(tīng)起來(lái)各不相關(guān)，但大致可以分成兩部分，也就是來(lái)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(gè)或幾個(gè)因素的大量累積就可能造成嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難。從上述對(duì)各次大絕滅的原因分析來(lái)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(wú)法適應(yīng)。像生存適應(yīng)、優(yōu)勝劣汰等一些在正常進(jìn)化(包括正常絕滅在內(nèi))過(guò)程中被認(rèn)為是很重要的因素，在大絕滅時(shí)卻可能根本不起作用。能否渡過(guò)大絕滅在很大程度上取決于其對(duì)周?chē)挛锏姆雷o(hù)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(huì)整個(gè)類(lèi)別就此消失，而有些生物卻基本沒(méi)有受到影響。這里，達(dá)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(jìn)化。環(huán)境惡化使地球再次面臨危機(jī)為什么人類(lèi)要花那么大精力來(lái)研究絕滅問(wèn)題呢？除了科學(xué)家打破沙鍋問(wèn)到底的習(xí)慣外，更主要的原因是希望能通過(guò)研究歷史來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)。有生就有死，每一個(gè)物種都要經(jīng)歷一個(gè)起源、進(jìn)化、滅絕的過(guò)程，但物種大量同時(shí)滅絕就令人費(fèi)解了，特別是如果物種在不該滅絕的時(shí)候滅絕，當(dāng)然有理由引起人們的高度重視。因?yàn)槿绻壳暗厍蛏系纳娴脑俅翁幱跒?zāi)難的邊緣，那原因只有一個(gè)——人類(lèi)的活動(dòng)?？铸埦烤故侨绾螠缃^的？大約在距今2.3億年前的三疊紀(jì)，恐龍首次出現(xiàn)在地球上。三疊紀(jì)末的大絕滅使恐龍逐漸成為生物界的主導(dǎo)。這個(gè)主宰地球1.6億年之久的龐大動(dòng)物類(lèi)群卻在距今約6500萬(wàn)年前的白堊紀(jì)~第三紀(jì)交界時(shí)期突然覆滅了。為什么正處于極度繁盛狀態(tài)的恐龍會(huì)在很短的時(shí)間里滅絕？好奇心促使中外學(xué)者做了大量的研究?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在白堊紀(jì)末期地層的黏土層中微量元素銥的含量比其他時(shí)期陡然增加了30~160多倍，而銥元素在地殼中屬罕見(jiàn)元素但卻廣泛存在于小行星之中。因而當(dāng)前最為流行和最有影響的觀點(diǎn)是：6500萬(wàn)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?cè)?jīng)以為墨西哥尤卡坦半島上直徑超過(guò)180公里的“奇科蘇盧布”隕石坑就是這次撞擊的明證。不過(guò)研究人員細(xì)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(jì)的結(jié)束至少還有30萬(wàn)年，如果這一結(jié)論無(wú)誤，科學(xué)家們就不得不去尋找更合適的隕石坑。對(duì)恐龍滅絕之謎的解釋與說(shuō)法其實(shí)還有很多，公開(kāi)發(fā)表的就有一百多種。---“氧氣陡降論”。6500萬(wàn)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(wú)法生存。問(wèn)題是：如果如此，那當(dāng)時(shí)氧氣含量是如何陡降的呢？---“氣溫下降論”。恐龍是冷血?jiǎng)游?，身上沒(méi)有毛或保暖器官，無(wú)法適應(yīng)地球氣溫的下降，都被凍死了。不過(guò)，為什么蛙類(lèi)、鱷魚(yú)以及其它許多對(duì)氣溫同樣很敏感的動(dòng)物都得以幸存，惟獨(dú)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(yán)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?？墒呛｝?shù)男詣e也受溫度調(diào)控，為什么氣候劇變卻對(duì)它們表現(xiàn)出偏愛(ài)呢？---“酸雨論”。白堊紀(jì)末期可能下過(guò)強(qiáng)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(guò)飲水和食物直接或間接地?cái)z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(guò)如此嚴(yán)重的環(huán)境污染。---“中毒論”。地球上曾經(jīng)有一段被子植物時(shí)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(guò)多，都被毒死了。但費(fèi)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(shí)可能是死后身體干燥收縮的緣故。---“種族老化論和哺乳類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)論”?？铸埬甏┢诔霈F(xiàn)了最初的哺乳類(lèi)動(dòng)物，這些動(dòng)物屬?lài)X類(lèi)，可能以恐龍蛋為食。這種小動(dòng)物缺乏天敵，越來(lái)越多，最終吃光了恐龍蛋?？墒聦?shí)上哺乳類(lèi)早就和恐龍并存著，沒(méi)有理由到白堊紀(jì)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(wú)臭味的氮、二氧化碳、氫、甲烷則占了很大比重，部分重達(dá)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(guò)，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(jìn)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(dòng)物的生存。這其實(shí)是“氣候變化論”的另一種版本。---“地球膨脹論”。地殼的強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)引起地球質(zhì)量向外擴(kuò)散、體積增大?？铸埖纫淮笈镆虿贿m應(yīng)地球表面引力場(chǎng)的減少而滅絕。缺乏說(shuō)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(jìn)化過(guò)程中，應(yīng)該具有相適應(yīng)的機(jī)制?！暗卮乓苿?dòng)論”。在過(guò)去的時(shí)代，地球磁極的極圈曾多次發(fā)生移動(dòng)，而每一次移動(dòng)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(yán)重的可能導(dǎo)致過(guò)文明的徹底終結(jié)，所以身體龐大的恐龍?zhí)硬贿^(guò)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(shí)候，一場(chǎng)類(lèi)似于人類(lèi)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(gè)地球，使稱(chēng)霸地球長(zhǎng)達(dá)1.6億年的物種徹底滅絕。“超新星爆發(fā)論”。前蘇聯(lián)天文學(xué)家什克洛夫斯基認(rèn)為，