地球生物大灭绝探秘(7)

地球生物大灭绝探秘（7）

胡经国

十一、地球生物大灭绝反复发生

1、物种的背景灭绝与大灭绝

据报道（20090914），自地球生命起源到现在的数十亿年间，地球上大约出现过数十亿个物种，而现存的物种只有大约数百万个。这也就是说，地球上曾经出现过的物种的99%以上都已经灭绝了。

据认为，物种灭绝是一个一直在进行的过程。大部分（约占2/3）物种的灭绝是由于不同物种之间的竞争、环境变化等进化因素而分散地发生的。这种生物灭绝被称为生物背景灭绝。但是，剩下的1/3物种的灭绝却是集中发生的，发生在比较短的时间内，许多物种一起灭绝。这种生物灭绝被称为生物大灭绝。

2、物种大灭绝与地质年代划分

物种大灭绝使地层中的化石分布出现了“断层”。某生物类群的化石完全消失了，而被新的化石类群所替代。地质学家根据古生物化石类群的更替现象来划分地质年代，把地质年代划分为古生代、中生代和新生代三个时期；每个“代”之内再分为若干个“纪”。

古生物化石的更替现象，在地质年代的代与代更替时表现得最为明显。从古生代的最后一个纪二叠纪到中生代的第一个纪三叠纪，化石分布存在着最显著的“跳跃”。这表明发生了生物史上最大的一次生物灭绝：在古生代大量存在的三叶虫，到了二叠纪末期（距今大约 2.25亿年前）再也找不到了，而且96%的海洋生物物种也都灭绝了。从中生代的最后一个纪白垩纪到新生代的第一个纪第三纪，化石分布变化也非常明显。这一次的生物大灭绝规模，虽然比不上二叠纪末生物大灭绝，但是却最为著名：在中生代盛极一时、曾经主宰大地两亿年的恐龙，到了白垩纪后期（距今大约6500万年前）完全不见了，同时灭绝的还有大约70%的海洋生物物种。

3、物种大灭绝反复发生的原因

据认为，在生物演化史上的大灭绝，并非只有这么两次。20世纪80年代末的一项研究表明，生物大灭绝在历史上共发生过大约23次，并且大约每2600万年发生一次，似乎具有周期性。对于生物大灭绝的发生是否真的如此频繁和有规律，还有争议。但是，即使是最保守的估计，至少有5次生物大灭绝是非常明显的。生物大灭绝即使不是有规律的周期性现象，但是也是反复发生过的。那么，它为什么会反复地发生？

⑴、恐龙灭绝原因的研究

恐龙的灭绝最为著名，研究它的人也最多。各种各样的“恐龙灭绝理论”

不断地被提出来。其中，有一种恐龙灭绝理论得到了大多数人的认同。该理论认为，恐龙灭绝是由于一颗小行星撞击地球引起的。这样的撞击爆发出巨大的能量，相当于几十万颗原子弹在地球上同时爆炸发出的能量，足以引起生物大灭绝。专家发现，处于白垩纪和第三纪边界的岩层，含有高浓度的稀有元素铱。稀有元素铱在地球岩层中虽然稀少，但是在陨石中却含量很高。因此，这种异常现象表明，在白垩纪后期，曾经有一颗小行星跟地球相撞。1990年，在墨西哥的尤卡坦半岛发现了一个直径长达180公里的陨石坑，它被认为就是那次小行星撞击所造成的。

现在，已很少有科学家怀疑，在6500万年前在地球上曾经发生过一次惊天动地的小行星大撞击。但是，在那个时间段发生过小行星大撞击，并不等于就是它引起了生物大灭绝。在其它地质时期，也有曾经发生过小行星大撞击的迹象，但是当时的生物化石分布却无任何异常。

不少科学家仍然坚持认为，火山频繁爆发、气候变化或哺乳动物的兴起，才是造成恐龙灭绝的主要原因。对于其它的几次生物大灭绝，我们连发生过小行星撞击的迹象都难以找到。

⑵、生物大灭绝的普遍原因

生物大灭绝是不是还有别的更加普遍的原因？如果我们能够统计各个地质时期生物灭绝的规模，那么说不定能从中发现什么规律。但是，一个物种的化石数量往往非常稀少，对它们进行统计容易造成误差。如果统计“属”（相似的物种组成一个属）或“科”（相似的属组成一个科）的灭绝情况，就要准确得多。然而，这是一项极为繁琐的工作。

据报道，有关专家历时10年，统计了化石数量最为丰富的海洋无脊椎动物各个属、科的产生和灭绝的时间。这项工作在1993年完成以后，又激发了其他人去统计其它类群的古生物的情况。把这些数据汇合在一起，计算各个地质时期灭绝的“科”的数量。不出所料，通常灭绝的规模不大，但是时不时地会出现生物灭绝的“高峰”。其中，最高的5个“高峰”，对应着人们已知的最大的5次生物大灭绝。这样的结果，似乎没有什么新颖之处。但是，在1998年，有两位物理学家换了个角度来分析有关数据，统计灭绝规模的分布情况。结果有了出乎意料的发现：生物灭绝规模每增加一倍，发生几率就减少为1/4。

专家指出，这表明，生物灭绝和地震、森林大火、沙堆坍塌一样，发生的频率也遵循“幂律”。当我们遇到大事件时，总是习惯于认定，它必然是由某种特殊的原因引起的。但是，“幂律”表明，大事件的发生原因与小事件的发生原因相同。它们的发生纯属偶然，是处于临界状态的系统发生连锁反应的结果，并没有特别的“大”原因。当我们挖空心思要为生物大灭绝寻找特别的原因时，是否也误入了歧途。也许，全球生态系统和地壳、森林、沙堆一样，也处于临界状态；生物大灭绝和背景灭绝的发生原因并无不同，乃是普通的进化过程中一种罕见的、但是自然而然地发生的结果。

十二、新一轮生物大灭绝

1、生物多样性受到严重威胁

据认为，自从人类出现以来，特别是在工业革命以后，由于人类只注意到

具体生物资源的实用价值，对其肆意地加以开发，而忽视了生物多样性间接和潜在的价值，因而使地球生命维持系统遭到了人类的“蚕食”。

专家估计，如果没有人类的干扰，那么在过去的2亿年中，平均大约每100年只有90种脊椎动物灭绝，平均每27年有一个高等植物灭绝。在此背景下，由于人类的干扰，因而使鸟类和哺乳类动物灭绝的速度提高了100～1000倍。自1600年以来，有记录的高等动物和植物已灭绝724种。而绝大多数物种则是在人类不知道以前就已经灭绝了。

据粗略测算，在400年间，生物的生活环境面积缩小了90%，物种减少了一半。其中，热带雨林被砍伐对物种损失的影响更为突出。据估计，从1990～2020年，由于砍伐热带雨林引起的物种灭绝，将使世界上的物种减少5%～15%，即每天减少50～150种。

在过去的400年中，全世界共灭绝哺乳动物58种，大约每7年就灭绝一个物种；这个速度较正常化石记录高出7～70倍。

在20世纪的100年中，全世界共灭绝哺乳动物23种，大约每4年就灭绝一个物种；这个速度比正常化石记录高出13～135倍。

中国国家环保总局的一组数据显示，中国被子植物有珍稀濒危种1000种，“极危种”有28种，已灭绝或可能灭绝的有7种；裸子植物濒危和受威胁的有63种，“极危种”有14种，已灭绝1种；脊椎动物受威胁的有433种，灭绝和可能灭绝的有10种。

由此可见，地球生物多样性受到了有史以来最为严重的威胁。生存问题已从人类的范畴扩展到地球上相互依存的所有物种。许多人都在思考着同样一个问题：我们能留给下一代什么？是尽可能丰富的世界，还是一个生物种类日渐贫乏的地球？不断攀升的数字，敲响了警钟。

2、地球面临新一轮生物大灭绝

据报道（20110903），最新研究显示，地球正面临新一轮生物大灭绝，其程度远比恐龙大灭绝（白垩纪大灭绝）严重得多。

有关专家对来自全球的10万块化石进行了数据收集，希望能解开距今2.5亿年前生物大灭绝（二叠纪大灭绝）之谜。研究发现，新一轮生物大灭绝正在酝酿之中，而此次生物大灭绝的规模和程度远超恐龙大灭绝。

专家指出，将要发生的新的生物大灭绝，不是由于行星撞击地球引起的，而是由于“人为”因素造成的。外国物种的引进、各种化肥和农药的滥用、环境污染和滥砍滥伐等，都是造成新一轮生物大灭绝的原因。此外，全球气候的变化以及人口的急速增长，也是其中的原因之一。

专家表示，尽管这次生物大灭绝比距今6500万年前恐龙大灭绝（白垩纪大灭绝）要严重得多，不过却比距今 2.5亿年前的生物大灭绝（二叠纪大灭绝）其规模要小一些。

十三、地球温度升高与生物大灭绝

1、地球温度升高是自然现象

据认为，地球的温度在不断地升高，这会给人类带来巨大的自然灾害。如果地球的温度不能得到有效的控制，那么总有一天毁灭性的灾难就会来临。这是人类无法逃避的事实。

地球温度为什么会升高？据认为，它是温室气体大量排放引起的。然而，事实并非如此，地球温度升高其实是一种自然现象。

南极洲东方站冰芯数据曲线图显示，地球上二氧化碳数量的变化，要落后于地球气温变化大约800年。这表明，地球气温变化先于二氧化碳数量变化，或者说是前者导致了后者数量的变化，而不是反向作用。这与温室效应理论完全不同。换句话说，大气中二氧化碳的增加，并没有导致全球气候变暖；恰恰相反，是全球气温的自然循环导致了二氧化碳的增加。这主要是因为，冷水可以比温水容纳更多的二氧化碳。现在地球正在升温，随着海水温度的升高，它就会释放出更多的二氧化碳进入大气层。

地球温度为什么会不断自然升高？我们知道，任何物体都在不断地吸收热量和释放热量。如果这个物体吸热大于放热，那么这个物体的温度就会逐渐升高；如果这个物体放热大于吸热，那么这个物体的温度就会逐渐降低。地球其实就是一个不断吸热和放热的物体。它吸收的是从太阳辐射来的热量；它又会把热量释放到太空中去。如果太阳给地球输送热量的速度，可以看成是恒定不变的，也就是说，地球在单位时间内吸收的热量是固定不变的，那么地球是吸热大于放热，还是放热大于吸热，这取决于地球自身温度的高低。如果地球处于低温阶段，那么它放出的热量较少，就会出现吸热大于放热的情况，它的温度就逐渐升高；如果地球处于高温阶段，那么它放出的热量较多，就会出现放热大于吸热的情况，它的温度就会逐渐降低。

地质学研究表明，地球一直在温暖期和冰河期之间来回变化着。从历史上最后一次冰河期到现在，地球的温度一直在不断地升高，说明这段时间一直处于吸热大于放热的状态。如果地球要进入下一个冰河期，那么它就必须经过一段放热大于吸热的过程。

地球会出现放热大于吸热的状态吗？在正常情况下，随着地球温度的升高，地球放出的热量会逐渐增加。在吸热量不变的情况下，地球温度升高到一定程度时，应出现一个吸热等于放热的平衡点。那时，地球的温度就应该不再升高，也不会降低，不应该出现放热大于吸热的情况。可是，地质学研究表明，地球上出现过许多次冰河期，那么一定出现过许多次放热大于吸热的降温过程。这就说明，地球一定曾经发生过许多次非正常事件，使得地球的温度突然升高了。

2、地球温度升高和火山爆发与生物大灭绝

地球温度会发生突然升高吗？据认为，在地球温度上升的过程中，地球内部的温度也会随着上升。地球内部温度的上升会熔化本来就不厚的地壳，使得地壳变薄，地壳的抗压力减小。在温度还没有达到吸热等于放热的平衡点时，地壳已经薄到无法承受大地震造成的冲击。在某次大地震的诱发下，部分地壳会发生彻底崩溃，大面积的火山爆发开始了。岩石圈板块发生快速移动；高山会沉入岩浆中，把更多的岩浆从地下挤出来；岩浆到处蔓延，覆盖了原来的土地和森林，并且蒸发掉大量的海水；继续流出的岩浆，还将海水蒸发后剩下的

盐、海洋生物以及海水流动聚集起的森林等都压在下面（形成了后来的岩盐、石油和煤炭）。那时，地表和大气的温度就会突然升得很高，地球就会处于放热远远大于吸热的高温状态。当整个地球表面的温度变得很高时，多数动植物无法适应大规模火山爆发引起的高温和一系列灾害造成的恶劣环境，这就必然会出现生物大灭绝。这样的推测是否正确，下面的研究可以证明。

自2005年以来，中国和英国有关专家在中国华南地区展开了复杂而艰苦的研究。从当地的地质环境中发现了大量直接证据。在4年以后，他们终于提供了火山活动能导致生物灭绝的最直接证据。上述研究表明，生物灭绝就是火山爆发引起的。

3、火山爆发与冰河期相互联系

据认为，在火山发生大规模爆发以后，地球表面的温度必然会变得很高。这时，地球向外太空散发的热量，远远大于地球从太阳那里吸收的热量。地球开始出现能量亏损。长时间的能量亏损，使得地球整体的能量损失严重，一时难以补充。特别是地球内部能量的损失，无法在短时间内得到恢复。在地球平静下来以后，地球要补充内部损失的能量（或者说，地球内部能量的减少，引起地球向外传送的能量变小），使得地球温度降低了。这时，地球自然就进入冰河期。由此看来，大规模火山爆发、生物大灭绝和冰河期是相互联系在一起的。

大规模火山爆发、生物大灭绝和冰河期是否有联系？20世纪80年代末的一项研究表明，生物大灭绝在历史上共发生过大约23次，大约每2600万年发生一次，似乎具有周期性。对于物种大灭绝的发生是否真的如此频繁和有规律，还有争议。但是，即使是最保守的估计，也认为至少有5次生物大灭绝是非常明显的。

另外一项研究表明，自从地球诞生至今，每隔数万年左右，地球上的气温就会经历一次温暖期与冰河期的循环。根据地质学资料，这种循环在80万年内就发生过30次以上。目前，地球正处于温暖期，并且已经持续了大约 1.5万年。

从上述研究可知，历史上发生过许多次生物灭绝和冰河期。这就完全有理由让我们相信，大规模的火山爆发、生物大灭绝和冰河期是紧密联系的。大规模的火山爆发和生物大灭绝应该是同时发生的。

4、冰河期滞后于火山爆发

据认为，冰河期的出现应滞后于火山爆发和生物大灭绝。因为，地球要经过长时间的降温，才能达到温度的最低点而进入冰河期；滞后的时间取决于火山爆发规模的大小。下面的研究可以说明这点。

专家表示，冰川的“冰芯”、海洋沉淀物的“土芯”、地质记录以及古生物种群的研究数据等各种证据均表明，地球存在一个有规律的冰川期循环模式，即每个冰川期大约持续10万年；两个冰川期中间由大约持续1.2万年的间冰期隔开。

由此可见，冰川期很长，说明要经过很长时间才能到达温度的最低点。这

就是人们发现，生物大灭绝和冰川期并不同步的原因。甚至发现，冰川期出现的次数，远多于生物灭绝的次数。这是因为，较小规模的火山爆发也会引起地球进入较小的冰川期，但是这并不会引起全球性的生物大灭绝。

2011年12月22日编写于重庆

2020年9月21日修改于重庆