大绝灭地球生命的断层

大绝灭：地球生命的断层

目前，地球上被人类记录过的物种大约有175万个，实际上存在的物种可能达500万到1亿个。根据古生物学家的研究，地球上曾经存活过40亿种动、植物。在演化过程中，绝大多数物种出局了。地球上生命的起源至少可以追溯到35亿年前，但在很长一段时间里，地球上的生命形式都只有微生物和细菌。这一现象一直维持到距今约5.3亿年前的寒武纪早期。在寒武纪，生物演化史上发生了一个大事件，多细胞动物突发性地在海洋中出现，而且迅速发展出形体多样、构造复杂的类型，古生物学家们将之称为“寒武纪大爆发”。这就像一次进化试验，生命进行了各种尝试，出现了多个动物门类，包括三叶虫、腕足动物、软体动物、脊索动物等，具有特殊意义的是，科学家还在这一时期的化石中找到了最为原始的脊椎动物———“海口鱼”和“昆明鱼”。随着“试验”的结束，失败品被大自然淘汰，幸存者依旧要养精蓄锐以应对下一次“试验”。据统计，自寒武纪以来，明显的生物绝灭事件发生了15次。其中重大集群绝灭有5次，分别发生在奥陶纪—志留纪之交、晚泥盆世弗拉斯期—法门期之交、二叠纪—三叠纪之交、三叠纪—侏罗纪之交和白垩纪—第三纪之交。地球历史上出现的5次大绝灭1，奥陶纪~志留纪之交的生物大绝灭(4.39亿年前)这一时期大多数生物的机体是软体组织，形成化石的几率很小，只有那些具有壳或硬组织的动物才留下了比较多的线索，因而我们无法弄清楚当时到底发生了什么以及都有哪些物种受到了影响。据估计，大约有100个科的生物灭绝了，在属种级别上绝灭率更高，如腕足类属的灭绝率为60%，种的灭绝率可达85%。三叶虫类在这次绝灭中元气大伤，此后再也无法恢复前期的繁荣。此次灭绝事件对低纬度热带地区生物的影响较大，而对高纬度地区和深水区生物的影响相对较小，是地球史上第三大的物种灭绝事件。古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。大片的冰川使洋流和大气环流变冷，整个地球的温度下降，冰川锁住了水，海平面也降低了，原本充满生机的沿海生物圈被破坏，从而导致了物种大规模灭绝。2，晚泥盆纪弗拉斯期———法门期之交的生物大绝灭(3.67亿年前)虽说科学家可以确定在泥盆纪后期发生了大绝灭，但究竟持续了多长时间我们却并不清楚，可能持续了50万年，也可能是150万年。不清楚到底是发生了一个大绝灭还是几个连续的稍小的绝灭，专家对当时的几个重要的事实也还没有达成共识。经过这次绝灭，70%的物种消失了。海洋中的物种比淡水中的物种受到的影响更大，珊瑚、腕足动物、菊石、海百合等许多无脊椎动物损失惨重。而在陆地上，正在不断衍生出新种的植物以及刚刚出现的两栖动物所受到的影响却小得多。对于这次绝灭的起因我们知之甚少，从暖水海洋中物种不成比例的消失来看，当时应该是发生了气候变化，全球变冷可能是一个重要的因素，同时还有迹象显示当时比较浅的水域里的氧气含量也下降了。3，二叠纪~三叠纪之交的生物大绝灭(2.5亿年前)到了二叠纪，地球上一派欣欣向荣的景象，海百合、菊石、珊瑚还有鱼类在海洋中异常繁荣，两栖动物以及爬行动物进一步深入内陆活动，这段相对稳定的时期持续了大概1亿年。到了二叠纪末期，大约在2.45亿年前，地球历史上最大的一次集群绝灭事件发生了。据统计，这次灭绝事件导致生物科数减少了52%，物种数减少了90%以上，受影响最大的是海洋生物，特别是底栖生物和窄盐性生物。96%的海洋物种灭绝，其中有三叶虫纲。在陆地上超过3/4的脊椎动物消失，蜥蜴类、两栖类、兽孔目爬行类也急剧衰落。对此，科学家们提出了多种解释：海平面的波动、海洋中盐度的变化、火山活动。而最重要的影响因素似乎还是气候变化。4，三叠纪~侏罗纪之交的生物大绝灭(2.08亿年前)不少科学家认为这次绝灭的程度相对来说比较小。一些研究显示，这次灾难造成了60个科的海洋生物灭绝，科的灭绝率大约是1/4。还有研究认为，在三叠纪末期至少有两次绝灭时期，相隔1200~1700万年。但不论是单一的大绝灭还是几个连续的稍小的绝灭，在这一时期里，牙形石类全部灭绝，菊石、海绵动物、头足类动物、腕足动物、昆虫以及陆生脊椎动物中的多个门类都走到了进化的终点。虽然这次大绝灭的损失相对较小，但它却腾出了许多“生态位”，为很多新的物种的产生提供了有利的条件，恐龙就是从这个时候开始了它们统治大地的征程。也许是因为这次大绝灭所引起的关注较少，我们对它的起因也很不清楚，不过气候变化似乎仍然是一个重要的因素，特别是降雨的增加。5，白垩纪~第三纪之交的生物大绝灭(6500万年前)此次绝灭是地球历史上第二大的集群绝灭事件，而恐龙时代在此终结更使它成为最广为人知的大绝灭。据统计，在白垩纪末，生物圈有2868个属，到了第三纪初就只剩下1502个属，灭绝率达52%，种的灭绝率达85%，受影响最大的是陆地上的恐龙和海洋生物界的浮游生物，也包括一些海洋底栖生物类别。其灭绝率为：淡水生物达97%、海洋浮游微生物为58%、海洋底栖生物为51%、海洋游泳生物为30%。除了恐龙灭绝之外，曾在前4次大绝灭中都得以幸存的菊石最终还是灭绝了。而由于某种原因，某些物种却基本没有受到影响，鳄鱼、海龟、蜥蜴、哺乳动物以及鸟类都顺利渡过这场危难。恐龙及其同类的消失为哺乳动物及人类的登场提供了契机。也许是因为这次绝灭具有太大的吸引力，科学家对它的研究也最为透彻。专家分别从火山喷发、气候变化、环境污染和宇宙射线角度进行了分析，而目前国外科学界普遍接受的一种解释是，这次大绝灭是一颗巨大的小行星或彗星坠落到地球上引起地球生态系统剧烈变化的直接结果。绝灭是各种灾害共同影响的结果科学家一直在研究绝灭的起因和规律，并提出了多种解释，比如陨星撞击、宇宙射线变强、火山喷发、气候变化、大气成分变化、海洋盐度变化、地磁变化等。这些观点虽然听起来各不相关，但大致可以分成两部分，也就是来自地球内和地球外的影响。已经知道，像火山喷发、海洋污染、温室效益等环境变化可以导致生物的灭绝，而如果其中一个或几个因素的大量累积就可能造成严重的生态灾难。从上述对各次大绝灭的原因分析来看，气候及环境的剧烈变化恐怕才是最直接的原因，恶劣的环境使大量生物无法适应。像生存适应、优胜劣汰等一些在正常进化(包括正常绝灭在内)过程中被认为是很重要的因素，在大绝灭时却可能根本不起作用。能否渡过大绝灭在很大程度上取决于其对周围事物的防护屏蔽能力、生殖、遗传方式以及某些生理特征等。这也解释了为什么有些生物会整个类别就此消失，而有些生物却基本没有受到影响。这里，达尔文的连续地、渐变地自然选择理论不再适用，取而代之的是跳跃式的大突变的进化。环境恶化使地球再次面临危机为什么人类要花那么大精力来研究绝灭问题呢？除了科学家打破沙锅问到底的习惯外，更主要的原因是希望能通过研究历史来预测未来。有生就有死，每一个物种都要经历一个起源、进化、灭绝的过程，但物种大量同时灭绝就令人费解了，特别是如果物种在不该灭绝的时候灭绝，当然有理由引起人们的高度重视。因为如果目前地球上的生命真的再次处于灾难的边缘，那原因只有一个——人类的活动。恐龙究竟是如何灭绝的？大约在距今2.3亿年前的三叠纪，恐龙首次出现在地球上。三叠纪末的大绝灭使恐龙逐渐成为生物界的主导。这个主宰地球1.6亿年之久的庞大动物类群却在距今约6500万年前的白垩纪~第三纪交界时期突然覆灭了。为什么正处于极度繁盛状态的恐龙会在很短的时间里灭绝？好奇心促使中外学者做了大量的研究。科学家发现，在白垩纪末期地层的黏土层中微量元素铱的含量比其他时期陡然增加了30~160多倍，而铱元素在地壳中属罕见元素但却广泛存在于小行星之中。因而当前最为流行和最有影响的观点是：6500万年前，陨星撞击地球，产生的尘埃遮天蔽日，引发气候剧变，植物大量死去，恐龙因食物匮乏而遭致灭顶之灾。人们曾经以为墨西哥尤卡坦半岛上直径超过180公里的“奇科苏卢布”陨石坑就是这次撞击的明证。不过研究人员细查了从陨石坑正中部位钻孔取出的核心物质后却发现，它的年代距白垩纪的结束至少还有30万年，如果这一结论无误，科学家们就不得不去寻找更合适的陨石坑。对恐龙灭绝之谜的解释与说法其实还有很多，公开发表的就有一百多种。---“氧气陡降论”。6500万年前地球气候陡然变化，气温大幅下降，造成大气含氧量下降，令恐龙无法生存。问题是：如果如此，那当时氧气含量是如何陡降的呢？---“气温下降论”。恐龙是冷血动物，身上没有毛或保暖器官，无法适应地球气温的下降，都被冻死了。不过，为什么蛙类、鳄鱼以及其它许多对气温同样很敏感的动物都得以幸存，惟独恐龙就不能呢？---“性别失调论”。由于天气寒冷，恐龙妈妈孵出的大多是雄性小恐龙，这使恐龙世界雌雄比例严重失调，随着雌性恐龙的逐渐减少，恐龙家族也就走向了灭亡。可是海龟的性别也受温度调控，为什么气候剧变却对它们表现出偏爱呢？---“酸雨论”。白垩纪末期可能下过强烈的酸雨，使土壤中包括锶在内的微量元素被溶解，恐龙通过饮水和食物直接或间接地摄入锶，出现急性或慢性中毒，最后一批批死掉了。但很难想象地球曾经历过如此严重的环境污染。---“中毒论”。地球上曾经有一段被子植物时期，这些植物含有毒素，恐龙吃它们吃得太多了，体内毒素聚集过多，都被毒死了。但费解的是，植物不可能一下子毒死散布在各地的所有恐龙。尽管化石中有些恐龙的脖子向后拉出看似中毒的反应，但那其实可能是死后身体干燥收缩的缘故。---“种族老化论和哺乳类竞争论”。恐龙年代末期出现了最初的哺乳类动物，这些动物属啮齿类，可能以恐龙蛋为食。这种小动物缺乏天敌，越来越多，最终吃光了恐龙蛋。可事实上哺乳类早就和恐龙并存着，没有理由到白垩纪末才突然把恐龙蛋吃光。---“臭氧层破坏论”。恐龙的屁中臭气只占所泄之气的1%%，而无臭味的氮、二氧化碳、氢、甲烷则占了很大比重，部分重达80至100吨的恐龙，每天要吃130至260公斤食物。恐龙不断放屁，甲烷最终破坏了臭氧层，从而导致恐龙绝种。不过，如果甲烷是这样逐步累积的，那么环境的恶化也应该是逐步的，不太可能突然出现大绝灭。大规模的海底火山爆发影响了海水的热平衡，进而使陆地气候发生变化，影响了需要大量食物的恐龙等动物的生存。这其实是“气候变化论”的另一种版本。---“地球膨胀论”。地壳的强烈运动引起地球质量向外扩散、体积增大。恐龙等一大批生物因不适应地球表面引力场的减少而灭绝。缺乏说服力的地方是，引力的变化并不是在短期内出现的，恐龙等生物在进化过程中，应该具有相适应的机制。“地磁移动论”。在过去的时代，地球磁极的极圈曾多次发生移动，而每一次移动都导致自然环境的巨大变化，如洪水、海啸、物种灭绝等，最严重的可能导致过文明的彻底终结，所以身体庞大的恐龙逃不过此劫也是情理之中的事。----“疾病论”在恐龙发展到最鼎盛的时候，一场类似于人类目前面临的艾滋病一样的神秘病毒或者瘟疫，突然席卷了整个地球，使称霸地球长达1.6亿年的物种彻底灭绝。“超新星爆发论”。前苏联天文学家什克洛夫斯基认为，