未解之谜--大规模的生物大灭绝就出现过5次.pdf

————灭绝————最近五亿年，大规模的生物大灭绝 就出现过 5 次之多长期以来，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，整科，整目 甚至整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，使大量的生物类群在短时间内 消亡，造成突然集群灭绝的现象，古生 物学家称之为生物大灭绝最近五亿年 以来大规模的生物大灭绝就出现过5 次 之多，其中发生在古、中生代之交的， 即二叠纪末的生物大灭绝规模最大，对 生物发展的影响也最为深刻有统计显 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全 部都灭绝了中国科学院南京地质古生 物研究所金玉 玕院士曾撰文指出： ?这是 一次超级大灭绝，生态系统也彻底得到更新，成为古生代和中生代的界石，其 他各次的灭绝都远不及这次大灭绝，也 没有使生物演化进程产生如此重大的转 折 ?古生物学家们通过丰富的资料为我 们详细再现了二叠纪末的生物大灭绝惨 况从海洋生物来看，到了二叠纪末， 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 至二叠纪末， 63% 的四足类的科迅速灭 绝————假说————天体撞击说、 温室效应说、 酸雨说，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 和我国的华南地区等火山爆发产生大 量有毒气体，同时释放大量的二氧化碳， 导致温室效应，而致使动植物灭亡也有研究发现，在生物大灭绝地层 中含有很丰富的含硫矿物，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，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 ?大谋杀?的 元凶可惜的是，这些假说都没有非常充分的证据，难以令人完全信服那到底是什么原因导致了这场全球 范围内的大灭绝？专家们又有没有什么 最新的发现？带着疑问，记者采访了中 国科技大学地球和空间科学学院、中国 科学院壳幔物质与环境重点实验室??教授沈延安博士。

————新解————?二叠纪末生命大灭绝的研究是非 常具有挑战性的，我想关于大灭绝的每 一种观点都有一定的积极意义，可以提 供一种新的模式、观点启发同行们去验 证与批判， 从而推动科学的发展 ? 沈教 授表示虽然前人已经做了大量卓有成就 的工作，但我们首次分析了与大灭绝有 关层位的多种硫同位素组成，着重探讨 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，从而给大灭绝的成因提供 了一个新的思路发现硫同位素异常?我们精确测定了地质剖面岩石中 的黄铁矿 (一种含硫的矿物， 化学分子式 是： FeS2)的多种硫同位素组成(32S, 33S, 34S, 36S)我们知道，海水中有 硫酸盐 (SO42-), 硫酸盐还原细菌可以将 硫酸盐还原从而产生H2S(一种闻似臭鸡 蛋的气体 )，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，我们就称它为硫同位素阶段性异 常。

?沈教授说异常缘于深部海水上涌那么，产生硫同位素异常的直接的 原因是当时的海洋化学条件？沈教授的 回答是肯定的： ?来自世界诸多地区如华 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‘异常现象’但是只有在深部 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 素异常值这个解释也得到了我们模拟 计算的验证换句话说，硫同位素值的 异常说明了当时深部海水的上涌 ?有毒气体上涌导致大灭绝?深部海水携带着海洋深处大量的 有毒气体一起涌上，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 ?沈教授解释说， ?我们谈到海水中 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 碳以及臭鸡蛋一样味道的硫化氢，从而 使得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，深部海水发生了上涌，大量的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 大量生物的灭绝————启示————二氧化碳升高可能导致海洋缺氧?研究二叠纪末的生物大灭绝对于 我们现代环境有重要的启示意义 ? 沈教 授提醒说， ?在特定的条件下，二氧化碳 的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不断升高的本 身不会造成海洋的缺氧，但在极端的情 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 氧化碳不断升高呢？二氧化碳是一种重 要的温室气体，因此它的不断升高极有 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 地区输送的氧气会减少，导致厌氧从 而很有可能导致习惯了充足氧气的海洋 生物的灭绝，进一步对海洋生态乃至整 个人类产生重大的影响 ?采访的最后， 沈教授强调说，?尽管 我们希望通过我们的工作来更好的服务 于现代的环境，但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 ?■延伸阅读5次地球生命大灭绝4.4亿年前奥陶纪 6500万年 85% 物种惨遭灭绝3.65亿年前泥盆纪 5000 万年 海 洋生物遭受灭顶之灾2.5亿年前二叠纪 4500万年 90% 生物惨遭灭绝2亿年前 三叠纪 5000 万年 爬行 类动物受到重创1.37亿年前白垩纪 7000 万年 恐 龙灭绝■相关新闻美鱼类大死亡都是污染惹的祸美国研究人员12 日公布的一项最 新调查结果显示，污染可能是导致日前美国洛杉矶以南的国王海港海域数百万 条鱼死亡的主要原因，这一结论否定了 这起事件与环境污染无关的说法9 日， 美国加利福尼亚州渔猎局公布的一项调 查称，当地近日连续发生暴风雨，大批 鱼类被赶进封闭的码头区，拥挤的空间 内含氧量不足是导致这些鱼类因窒息死 亡的原因。

但 美 国 南 加 州 大 学 海 洋 学 家 戴 维〃卡伦指出，研究人员在对死鱼进行 解剖化验后发现，这些死鱼体内含有高 水平的有毒化学物质软骨藻酸软骨藻酸是由拟菱形藻属硅藻产生 的一种强烈神经毒素，能够污染鱼和贝 类等海洋生物卡伦解释说，一种可能 是，由于体内含毒，大量聚集在国王海 港海域的鱼类无法适应拥挤的空间，最 终大批死亡；另一种可能是，这些鱼类 在?中毒?后失去了方向，结果大批聚 集在狭窄的空间内， 最终导致窒息死亡调查还发现，距离国王海港不远处 的洛杉矶圣莫尼卡湾近日因海藻泛滥出 现赤潮，研究人员认为这一现象可能与 国王海港海域大量鱼类死亡有关目前，国王海港海域死鱼清理工作 正在加紧进行，整个清理工作可能要花 费超过 10 万美元据估计，死鱼大约有 70 吨，它们大多是喜欢成群结队活动的 沙丁鱼，此外还有凤尾鱼、鲭鱼和其它 小鱼。