地球生物大灭绝探秘(10)

地球生物大灭绝探秘（10）

胡经国

二十、二叠纪末生物大灭绝原因与启示

1、二叠纪末生物大灭绝的新证据

据报道（20110321），有关专家对地球历史上最大的一次生物灭绝事件的原因提出了新的地球化学证据。据认为，二叠纪末海洋深部海水缺氧，并且在海洋深部某些区域富集二氧化碳及硫化氢。当这些深部海水上涌到海洋浅水地区时，就会造成海洋生物的大灭绝。

2、二叠纪末生物大灭绝规模最大影响最深刻

大家知道，长期以来，恐龙灭绝之谜一直令人津津乐道。其实，在地球地质史上，经常会出现大规模的生物灭绝。整个“科”、整个“目”甚至整个“纲”的生物，可以在很短的时间内彻底消失或仅有极少数残存下来。这种波及全球，使大量生物类群在短时间内消亡并且造成生物集群突然灭绝的现象，被古生物学家称为地球生物大灭绝。最近5亿年以来，地球生物大灭绝事件就出现过5次之多。其中，发生在古生代与中生代之交的二叠纪末生物大灭绝（以下简称：“二叠纪大灭绝”）规模最大，对生物发展的影响也最为深刻。统计显示，地球上90%以上的海洋生物物种和75%左右的陆地生物物种在这一时期都全部灭绝了。

专家认为，这是一次地球生物超级大灭绝，生态系统也被彻底更新，成为古生代和中生代的“界石”。其它各次生物大灭绝都远不及这次生物大灭绝，也没有使生物演化进程产生如此重大的转折。

古生物学家根据丰富的资料，为我们详细再现了二叠纪末生物大灭绝的情境。从海洋生物来看，到二叠纪末，四射珊瑚、蜓、钙质海绵、腕足类、三叶虫等门类，相继消亡或大量消减；生物礁生态系统全面崩溃；碳埋藏几乎全面停止。在陆生生物中，石炭纪－二叠纪植物群以蕨类为主，在滨海沼泽地带形成森林；但是至二叠纪末快速消亡，被矮小的裸子植物代替。在二叠纪，最有代表性的陆生动物，就是四足类的脊椎动物；但是至二叠纪末，63%的四足类的“科”迅速灭绝。

3、二叠纪大灭绝原因假说

二叠纪大灭绝原因假说有天体撞击说、温室效应说、酸雨说等，众说不一。

目前，对生物大灭绝的原因有多种不同的解释，还没有一个公认的一致说法。有的观点认为，可能与二叠纪晚期频繁的火山喷发有关。地质研究证据显示，二叠纪末发生过大规模火山爆发。当时，地球表面有多处火山爆发，包括西伯利亚和中国华南地区等。火山爆发产生大量有毒气体，同时释放大量二氧

化碳，导致温室效应，从而导致动植物灭亡。

也有研究发现，在生物大灭绝的地层中，含有很丰富的含硫矿物。据此推测，火山爆发释放出大量的硫化氢气体；之后形成酸雨，污染了古海洋，致使大量的海洋生物灭绝。

另外，也有人认为，二叠纪末存在有类似于白垩纪末的天体撞击事件。撞击地点可能位于西澳地区。天体撞击造成大量生物瞬间死亡。

甚至也有人认为，海洋的大规模涨落才是这场生物大灭绝的原因。

可惜的是，这些假说都没有非常充分的证据，难以令人完全信服。

那么，到底是什么原因导致了这场全球范围内的生物大灭绝事件呢？专家们又有没有什么最新的发现呢？

4、二叠纪大灭绝原因新解

专家表示，二叠纪末生物大灭绝的研究是非常具有挑战性的。关于生物大灭绝原因的每一种观点都有一定的积极意义，可以提供一种新的模式，启发同行们去验证与批判，从而推动科学的发展。

虽然前人已经做了大量卓有成就的工作，但是专家们首次分析了与大灭绝有关地层层位的多种硫同位素组成，着重探讨了大灭绝之前生物物种减少的原因，以及它们和大灭绝的关系。这是前人很少甚至没有涉及的，从而对大灭绝成因的研究提供了一个新的思路。

⑴、硫同位素阶段性异常

专家们精确测定了地层剖面岩石中黄铁矿（一种含硫的矿物，化学分子式是为FeS2）的多种硫同位素组成（S-32、S-33、S-34、S-36）。大家知道，海水中含有硫酸盐；硫酸盐“还原细菌”可以将硫酸盐还原，从而产生硫化氢H2S；硫化氢H2S随后与铁发生化学反应生成黄铁矿。因此，硫同位素的组成，主要受硫酸盐还原条件以及海洋环境的控制。根据微生物及化学实验的结果，黄铁矿的硫同位素组成范围大致是一定的。但是，从中国浙江煤山剖面测定的某些硫同位素值，与理论的“推测值”不相符合；并且这种现象每隔一段时间就会出现一次。专家们将这种现象称为硫同位素阶段性异常。

⑵、硫同位素阶段性异常源于深部海水上涌

专家指出，产生硫同位素阶段性异常的直接原因是当时的海洋化学条件。来自世界诸多地区，如中国华南、丹麦、日本、加拿大等的地质记录与地球化学资料表明，二叠纪末的海洋与现代全部富含氧气的海洋是不同的。当时的海洋是分层的，即海洋的浅部海水是富含氧气的，而深部海水则是缺少氧气的。根据同位素地球化学原理，无论是浅水条件下生成的黄铁矿，还是深水环境下生成的黄铁矿，都不能够产生我们所观察到的这种“异常现象”。只有在深部缺少氧气的海水上涌到浅部的特殊条件下，才能够产生我们所观察到的硫同位素异常值。这个解释，得到了模拟计算的验证。换句话说，硫同位素值异常说明当时深部海水上涌。

⑶、有毒气体上涌导致生物大灭绝

深部海水携带着海洋深处大量的有毒气体一起上涌，这对于浅海及陆地上的生物而言将会是一个毁灭性的打击。专家指出，这里所说的海水中的有毒气体主要包括：二氧化碳、硫化氢等。浅部海水由于富含氧气，硫酸盐还原作用不能在水体中发生。只有在缺少氧气的海洋条件下，硫酸盐“还原细菌”才能够将海水中的硫酸盐还原，产生二氧化碳和硫化氢，从而导致在深部海水中富集这些气体。现代的“黑海”是“硫化海洋”的典型代表之一。现代“黑海”的水体深度大于2000米；在大约200米以上是富含氧气的，而在200米之下则缺少氧气。海水中的硫酸盐还原作用，使“黑海”深部水体中富集硫化氢。

受海水表面的风力所驱动，以及海水中有机质的产生与搬运、海洋的循环方式等诸多因素的影响，深部海水发生上涌，大量二氧化碳和硫化氢被释放到浅部海水和空气中，从而导致了大量生物灭绝。

5、二叠纪大灭绝的启示

研究二叠纪大灭绝的启示是：二氧化碳含量升高可能导致海洋缺氧。

专家指出，研究二叠纪末生物大灭绝对于现代环境有重要的启示意义。在特定条件下，二氧化碳含量升高可能导致海洋缺氧，进而危害人类的生存环境。二氧化碳含量不断升高的本身，不会造成海洋缺氧；但是在极端情况下，由此产生的后果是有科学依据的。

首先，我们要知道现代大洋是如何氧化的？海水中氧气含量随温度升高而降低；极地地区由于温度低，水体的含氧量高。因为比重的区别，高含氧量的极地海水向赤道运输，因此将氧气输送到低纬度地区，由此氧化整个海洋。这些都可以通过人类卫星观察到。如果二氧化碳含量不断升高呢？二氧化碳是一种重要的温室气体，因此它的含量不断升高极有可能会导致温度升高。做一个极端的假设：极地温度升高，从而导致极地海水中含氧量降低，那么极地海水向低纬度地区输送的氧气就会减少，导致缺氧。从而，很有可能导致习惯于充足氧气的海洋生物的灭绝，进一步对海洋生态乃至整个人类产生重大影响。

专家强调，尽管我们希望通过我们的工作来更好地服务于现代的环境，但是我们不可能准确预测现代海洋如何变化；影响因素可能成千上万，如同最开始所说，我们只是提供一个思路，探索一个新的方向。

二十一、二叠纪大灭绝新发现

据报道（20111118），在生物演化的“长河”中，曾经出现过一次生物大灭绝事件，几乎造成地球生物界回到原始状态，这就是著名的二叠纪末生物大灭绝事件。究竟是什么原因造成了这次生物大灭绝？其谜底不久前终于被揭开。中科院南京地质古生物研究所的专家们，研究并且发现了二叠纪末生物大灭绝的真相。

1、开始时间精确至距今2.5228亿年

从20世纪80年代开始，中科院南京古生物研究所就开始着手进行二叠纪末生物大灭绝的研究。专家们对二叠纪末生物大灭绝的研究已经有十几年了。

化石是生命演化最“忠实”的记录者。想要“还原”二叠纪大灭绝，就要找到足够的化石。为此，专家们从中国浙江煤山、西藏及其周边地区的20多条