地球生物大灭绝探秘(9)

地球生物大灭绝探秘（9）

胡经国

十七、二叠纪末生物大灭绝

1、地球生物演化的方向与进程

据报道（2010），地球上生命从初始形成至今天的繁荣，经历了无数生存竞争、优胜劣汰等自然规律的选择，生命的形式从中得到不断的进化。然而，地质学家发现，生物的这种自然演变曾经被灾难事件所点断，生物前进的方向与进程也因此被完全扭转。在整个地质历程中发生了5次生物大灭绝事件，二叠纪末期（距今 2.5 亿年前）的生物大灭绝，代表显生宙地球生态系统的最大一次灾难，约有95%的海洋生物物种和75%的陆地生物物种发生灭绝。

2、生物大灭绝的过程及其机制

揭示生物大灭绝的过程及其机制，必须依靠精细的古生物学和地层学研究，需要全球性的视野，在统一的时间格架上，分析这一历史转折时期生物与环境的互动关系。

3、全球界线层型剖面和点位“金钉子”

《国际地层委员会》通常依据地层划分方案，选定地层记录最完备、研究水平最高的地层剖面作为各国参照的标椎，提交国际地球科学联合会，并正式推荐给国际地质学界使用。这一标准剖面，即为全球界线层型剖面和点位（GSSP），又称为“金钉子”剖面，简称“金钉子”。

4、国际地质年代表中的两颗中国“金钉子”

二叠纪的地层划分方案，由于古地理区系差异明显，因而存在长期的争论。该项目研究小组，着眼于中国华南详细的生物地层和生物古地理研究，建立完整的中国乐平统地层学格架，作为对比和参考的标准；根据全球不同地区的二叠系发育特点，提出新的二叠纪年代地层综合框架。这个新框架，包括了俄罗斯的乌拉尔统、美国的瓜德鲁普统和中国的乐平统，得到了全球各国二叠纪研究专家的普遍认同，被国际地层委员会、世界地质图委员会和联合国教科文组织纳入新的国际地层表。中国的乐平统及其下属的吴家坪阶和长兴阶，成为中国最早列入国际地质年代表中的地层单位，两颗“金钉子”落户中国。

5、二叠纪末生物大灭绝由两幕组成

中国乐平统的研究，不仅体现了中国地层学研究的国际水平，更主要的是为生物大灭绝的研究提供了精确的时间格架。该研究小组，利用中国华南完整的乐平统沉积记录和丰富的生物群，开展多门类化石的系统古生物学和生物地层学研究，建立华南二叠纪海生动物化石数据库。在1991年，首次提出二叠纪末生物大灭绝由两幕组成。

6、二叠纪末生物大灭绝是突发性灾难性事件

针对生物大灭绝的主幕，即二叠纪最末期的生物大灭绝事件，该研究小组，对浙江长兴煤山二叠－三叠系界线剖面展开综合研究，获取了对十多个门类古生物化石的延限数据、界线附近的碳氧同位素数据和高精度的同位素绝对年龄值；利用定量分析和数学模拟方法，建立生物大灭绝的模式，提出二叠纪末生物大灭绝是一次突发性的灾难性事件，与当时广泛而突然出现的环境快速恶化有关。

7、对二叠纪末生物大灭绝事件的理论认识

通过华南和西藏等地的数据，该研究小组系统地建立了古生代－中生代之交这一重大地质历史转折时期的年代地层综合格架，使得中国的乐平统成为世界标准；并精细地剖解了二叠纪末多门类生物群的演化型式，提升了对二叠纪末生物大灭绝事件的理论认识。

十八、古生代－中生代之交多幕式生物大灭绝

1、全球事件导致生物大灭绝

据报道（2010），古生代－中生代之交生物―地质事件群，是国际地质界研究的热点。中国生物地质与环境地质国家重点实验室，通过多学科多手段，在多个关键地层剖面，建立了高精度（部分达到10000年）年代地层格架，实现了海相多剖面地层高精度对比，和远距离海、陆相地层对比。在此基础上，对导致古生代末期生物大灭绝这一特大地质事件发生的起因，进行了深入研究，包括：火山事件、海水进退事件、缺氧事件、海洋化学异常事件等。

该项研究成果证实，灾变事件群（而非单个事件），导致了古生代－中生代之交的重大生物突变，并进行了全球事件对比。通过分析晚二叠世至早三叠世期间的事件得出，地内活动（如地幔对流导致的泛大陆聚散和火山活动，由地核偏移造成的大地水准面转换和地磁场的高速转换），与地表全球变化（如大海退和大海侵、地球化学异常、缺氧、生物灭绝）现象，在地史上几乎同时发生。这一全球变化，是地球各圈层综合作用的结果。在1000万年的时限内，地球内外各圈层的运动具有耦合效应。在10～100万年的时限内，地球表层系统由于危机的积累，可以连续发生一系列有因果关系的全球事件，并导致生物大灭绝；生物大灭绝又通过生物地球化学循环，反过来造成其它圈层的异常。这一系列事件，不仅诱发了显生宙最大的生物灭绝事件，而且也导致了三叠纪初生命史上历时最长的生物迟缓复苏过程。

2、二迭纪末生物大灭绝呈现多幕式演化特点

长期以来，有关古生代二叠纪末生物大灭绝的型式，以单幕灾变的观点占主导地位。

上述实验室，通过对该时期不同沉积相区的放射虫、有孔虫、牙形石、腕足类等多门类古生物化石地层分布的详细调查，发现古生代二迭纪末期生物大灭绝，呈现多幕式演化的特点。牙形石、有孔虫和腕足类小型化研究也表明，该时期出现过多次生命危机。另外，从分子水平和食物链底层开展的、生物灭绝形式和相关的地球表层系统变化研究，利用浙江长兴煤山这一全球二叠系－

三叠系界线标准剖面的高分辨率分子化石记录，揭示了海洋食物链底层蓝细菌的多次剧烈变化，并与碳同位素的分布特点相互印证, 也确认了显生宙全球最大生物灭绝期存在多次生物危机，而非国际上一些学者认为的一次性危机。

因此，该实验室结合不同门类化石的分布特征、生物小型化、分子化石和同位素地球化学等多指标特点，系统提出了古生代－中生代之交生物大灭绝多幕式演化的观点。并且指出，二叠纪－三叠纪之交沉积环境出现多期恶化、氧化－还原条件快速多变，生态系统和水体营养条件极不稳定。中生代初的生态系统复苏迟缓，也是早三叠世环境持续恶化的结果。生物危机的多阶段性与生物复苏的长期性，都是对古生代－中生代之交不稳定环境条件的响应。上述观点引起广泛反响，并被《Nature China》（《自然中国》）作为新的生物大灭绝理论给予评价，发表在《Nature》（《自然》）上的论文目前已被SCI（科学引文索引）引用88次。

该项研究，获得1项国家创新研究群体科学基金、4项国家自然科学基金重点项目、1项国际地质对比计划项目（IGCP572）等资助。在Nature，Science，Geology等国内外SCI刊物上，发表论文74篇。T/P（三叠纪/二叠纪）之交生物多幕式灭绝的研究成果，发表于Nature （2005，已引用88次），Science（2010）等SCI刊物上，一篇论文（2007，Geology）进入国际地学领域的Top（顶级）论文，并被评为2008年中国百篇最有影响的国际学术论文, Nature China（2008）以“双幕式灭绝理论（A Double-Episode Extinction Theory）”为题予以评述。部分成果在Global and Planetary Change（全球和行星演变），Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology（古地理古气候古海洋），Australian Journal of Earth Sciences（澳大利亚期刊地球科学）以及Science in China（D）（中国科学（D））等SCI（科学引文索引）刊物上，出版专辑4部。该实验室的独创性成果已产生了重要的国际影响。

链接：SIC（科学引文索引）

SIC是Science Citation Index的缩写，是由美国科学信息研究所（ISI）在1961年创办出版的引文数据库的科学引文索引。SCI（科学引文索引）、EI （工程索引）和ISTP（科技会议录索引），是世界著名的三大科技文献检索系统，是国际公认的进行科学统计与科学评价的主要检索工具，其中以SCI最为重要。

十九、火山喷发与生物大灭绝

1、2010年以来地质灾害频发

据有关文献介绍（20100929），进入2010年以来世界上已发生多次地质灾难。海地、智利、中国发生的大地震，造成了数千人死亡。突然喷发的冰岛火山致使大量火山灰云扩散至整个欧洲上空，甚至蔓延到别的大洲。此后不久阿富汗、巴布亚新几内亚以及多米尼克共和国等，又相继发生较高震级地震。

2010年4月20日，美国国家地震信息中心地质物理学家卡鲁索，被各类媒