扑朔迷离的5次生物大灭绝事件

夕 诚

长期以来，恐龙灭绝之谜一直令人津津乐道。其实在地球史上，曾出现过5次大规模的生物灭绝事件……

在地球的发展史上，生命从无到有，再到多样化，经历了长达数亿年的时间。为了更直观地理解地球的演化历史，法国科学家里夫形象地把46亿年的时间压缩成了一天：这一天的前1/4的时间，地球上是一片死寂；时针指向凌晨6时，最低级的藻类开始在海洋中出现，它们持续的时间最长；一直到了20时，软体动物才开始在海洋与湖沼中活动；23时30分，恐龙出现，但只“露脸”了仅仅10分钟便匆匆离去；在这一天的最后20分钟里，哺乳动物出现，并迅速分化；23时50分，灵长类的祖先登场，在最后的2分钟里，它们的大脑扩大了3倍，成为人类。

里夫描绘的地球史好似一场演出，将各类生物比作舞台上的演员，它们依次登台，演绎了一场精彩而隆重的晚会。但是，有人登场，就会有人退场。

这漫长的过程，不单单是动植物生死轮回的过程，也是无数物种由诞生到灭绝的过程。科研人员根据化石考证，地球至少发生过5次生物大灭绝和若干次小型的生物灭绝事件。也许很多人会不解，有关远古时代生物灭绝的研究有什么现实意义？在地质学的研究中，有一个重要的思维方法叫“以古论今（未来）”，了解过去的最终目的是为了更好地了解现在并预测未来。如果你知道我们现在的地球也正处在新一轮的生物大灭绝时期，你就会真真切切地体会到一种危机感了。

接下来，让我们一起走进远古时代，探索生物大灭绝的奥秘……

第1次 4.4亿年前冰河期的生物大灭绝

在奥陶纪时期，地球上浅海广布，气候十分适宜生物生长，这一时期海洋生物繁多，比如三叶虫、海百合、珊瑚和鹦鹉螺等。

然而，到了大约4.46亿年至4.44亿年前（即奥陶纪末期）的200万年间，地球上发生了第一次大规模的物种灭绝事件，史称“奥陶纪灭绝事件”。在这次灭绝事件中，全球约85%的物种灭亡，约27%的科与57%的属灭种，从灭种属的数量上看，这次物种灭绝事件在5次大灭绝事件中排名第3位。

古生物学家认为，这次生物灭绝是由全球气候变冷造成的。当时的地球正经历安第斯-撒哈拉冰河时期，大片的冰川使洋流和大气环流变冷，全球温度下降，冰川锁住了水，导致海平面下降。这些变化改变了生物的生存环境，沿海生物圈被严重破坏，最终导致大量物种灭绝。

值得注意的是，在这次生物大灭绝过后不久，地球就进入到地质历史上的志留纪时期，而地球生物又开始迅速复苏。那么那些幸存者是如何躲避过灾难，获得重生的呢？

2005年7月，我国一位地质学家在浙江省杭州市余杭区安乐山进行地质资源调查时，不经意间在一座亭子旁边的石壁上发现了直径仅几毫米的贝壳化石。后经不断研究，地质学家在这块石壁上发现了三叶虫、海百合等多种化石，而且它们存活的年代属于4.4亿年前的奥陶纪与志留纪时期之间。这些小小的生物展现了奥陶纪末期到志留纪早期生物演化的连接。专家分析，在奥陶纪末期、志留纪早期，杭州还处在南半球低纬度地区，属于海洋深水区，而原始动物只能在浅水中生存。但是，“物竞天择，适者生存”，在面临环境异常变化时，只有那些主动对自身进行改造的生物才能逐渐适应环境的变化。它们缩小了体型以适应深海环境，借助浅水区向深水区过渡的特殊地理环境，逐渐迁移到深水处，躲过了那场大灾难，从而使杭州地区成为奥陶纪末期生物大灭绝时一些幸存生物的“避难所”。所以，有人这样猜测：杭州地区是否曾经为地球生命留下了绝少的种子？或者退一步说，至少杭州这个深水区曾经是志留纪生物复苏的源泉之一。

第2次 3.75亿年前海洋生物遭到重创的生物大灭绝

地球处于泥盆纪时，许多地块升起并露出海面成为陆地，古地理面貌发生了很大变化。这个时期蕨类植物繁盛，昆虫和两栖类动物兴起，脊椎动物进入飞跃发展时期，鱼形动物数量和种类增多，现代鱼类开始出现，所以泥盆纪常被称为“鱼类时代”。

但是，在3.75亿年前至3.60亿年前，即泥盆纪至石炭纪过渡时期也发生了一次生物大灭绝，这次事件持续了1500万年左右。期间有多次生物灭绝高峰期，海洋生物大量灭绝，而陆地生物受到的影响较小。从规模上看，当时全球82%的海洋物种灭绝，浅海的珊瑚几乎全部灭绝，深海珊瑚也部分灭绝。此次灭绝事件的规模在5次大灭绝事件中排名第4位。

关于此次灭绝事件的原因，有学者认为与奥陶纪末期相似，也是因全球变冷，即地球进入卡鲁冰河时期所致；也有学者认为是期间发生的彗星撞击地球事件所致；还有人认为是陆生植物大量繁育，它们进化出发达的根系深入地表土之下数米，加速了陆地岩石土壤的风化，大量元素释放进入地表水，造成了水系的富营养化，导致了海底缺氧，从而使海洋物种大量灭绝。

2010年，美国俄亥俄大学一位科学家又提出了新的观点。他研究发现，自然界的物种存在着自然灭绝的过程，新的物种会不断取代旧物种。而泥盆纪后期发生灭绝的物种数量并没有显著增多，只不过新生的物种数量十分稀少，从而导致生物物种的相对骤减，出现生物灭绝现象。

这意味着什么呢？他的观点是，大规模的物种入侵阻止了新物种的形成，从而引发了生物灭绝。简单地说，在泥盆纪时期，随着地质变迁，海平面发生变化，陆地彼此相连，陆地生态系统开始形成，两栖动物也开始向陆地迈进，某些物种得以进入到它们此前从未居住过的环境之中。这些新晋物种就是入侵物种，它们大量繁衍，抢占领地和资源，阻止了新物种的产生。因此，阻止生物入侵，对于如今的生物多样性保护而言，仍然有重要的借鉴意义。

第3次 2.5亿年巨型火山爆发导致的生物大灭绝

在2.5亿年前的二叠纪至三叠纪过渡时期，地球上发生了迄今已知最大规模的物种灭绝事件，全球总共约57%的科、83%的属、约96%海洋生物的种与约70%陆地生物的种灭绝了。

这次灭绝事件又是如何发生的呢？最近，美国麻省理工学院和中科院南京地质古生物所的科学家研究发现，这次大规模的生物大灭绝事件，只经历了短短6万年的时间，这对于整个地球史而言，仅仅是“眨眼之间”。

在那个时代，火山频繁爆发，沉积下来的火山灰在掩盖了一切的同时，又为我们准确地记录下了当时的情景。科学家们研究发现，我国浙江省长兴县煤山的一段地层剖面，清晰地反映了当时动物灭绝的过程：在地层剖面中，越往地层的上方，四射珊瑚、三叶虫等生物就越稀少，随着时间的推移绝迹了。科学家们采用碳同位素分析等方法确定这些事件发生的具体时间，发现煤山剖面标志生物大灭绝开始的25层火山灰为2.51941亿年前，终结于2.51880亿年前，这意味着大灭绝发生在大约6万年这一时间段内，是一次突发性的灭绝事件。

同时，经过计算，在当时的生物大灭绝初期，地球的温度是25℃，但至生物大灭绝结束时，地球温度升至33℃，短短几万年的时间内地球温度升高了8℃。这足以说明当时的地球经历了一段全球范围的高温期，温度升高，气候干旱，森林野火不断直至燃烧殆尽，二氧化碳浓度升高，海洋生物也因缺氧而大批死亡。究其罪魁祸首，就是当时大规模的火山活动，导致地表大量温室气体释放和快速的温室效应。

第4次 2.08亿年前原因不明的生物大灭绝

在距今2亿年前的三叠纪至侏罗纪过渡时期，地球上发生了第4次生物大灭绝事件，这次灭绝事件的影响遍及陆地与海洋，导致全球约23%的科与48%的属的生物灭绝，其规模在5次大灭绝事件中排名最末。也正是这次灭绝事件，给恐龙提供广阔的生存空间，使得恐龙成为侏罗纪的优势陆地动物。

这次灭绝事件历时很短，不足1万年，其原因至今未有定论。

关于这次灭绝事件最常见的观点是，陨石撞击地球所致。法国有个罗什舒阿尔陨石坑，地质年代大约是2.01亿年前，这个被侵蚀过的陨石坑，直径约25千米，原始直径可能约50千米，但是也有专家认为这样的体积不足以造成大规模的生物灭绝。2013年，日本科学家在本国岐阜县坂祝町河流沿岸和大分县津久见市的海岸附近分别发现了浓度很高的金属锇，这种金属在地表上非常罕见，但在陨星内则含量丰富。后经同位素分析证实，新发现的锇与地表本来存在的锇不同，其来源是陨星。他们认为这是一颗直径为3.3～7.8千米的陨星撞击地球所致，此次撞击导致了三叠纪至侏罗纪生物大灭绝。

此外，还有一种观点认为，这一事件与当时大规模火山爆发所引发的气候变化有关。在三叠纪时期，火山爆发喷涌了大量岩浆和气体，改变了当时的气候条件，排放的二氧化碳还可能会酸化海洋，造成海洋及陆地生物的灭绝。

第5次 6500万年前恐龙时代的生物大灭绝

2013年2月15日，一颗编号为2012DA14的近地小行星以距离地球仅仅2.77万千米的位置掠过地球，尽管它没有撞击地球，却着实让科学家捏了一把汗。因为这颗小行星直径约44米，重量达12万吨。如果它撞击了地球，将释放相当于230万吨爆炸当量的能量，近乎于1908年震惊世界的俄罗斯西伯利亚通古斯大爆炸产生的能量。

然而，我们的地球并不是每次都能那么幸运。如今地球上大大小小的陨石坑数以百计，每一个都代表着当年的一次创伤。其中最著名的一次撞击事件，造成了地球上第五次生物大灭绝，当年地球的霸主恐龙也不幸全军覆没，那就是希克苏鲁伯陨石撞击事件。

恐龙是一类能以后肢支撑身体并直立行走的脊椎动物，大多栖息于陆地上，最早出现在约2.25亿年前的三叠纪晚期，统治全球陆地生态系统超过1.6亿年之久，直到约6500万年前的白垩纪晚期灭绝。但是，恐龙的后代——鸟类存活了下来，繁衍至今。

关于恐龙的灭绝，科学家们提出了五花八门的假说，先前其中比较著名的有以下四种：其一,“气候变迁说”。该假说认为6500万年前的地球气候陡然变化造成大批动植物死亡；其二，“地磁变化说”。该假说认为当年的地球磁场突然发生变化使得大批动物遭受灭顶之灾；其三，“酸雨说”。该假说认为白垩纪末期地球上可能下过强烈的酸雨，造成恐龙中毒而灭绝；其四，“被子植物中毒说”。该假说认为地球上的被子植物逐渐取代了裸子植物之后，其中含有的毒素被动物食用之后累积，从而导致恐龙灭绝。当然，每一种假说都有科学的一面，但也存在争议。现今，被国际社会普遍认可的是“陨石撞击说”。

20世纪70年代末，一位名叫格伦·彭菲尔德的地质学家在墨西哥尤卡坦半岛的希克苏鲁伯地区从事石油勘探工作时，惊奇地发现在尤卡坦半岛外海的海床之下，有个直径达70千米的弧状地形。之后，他查阅了相关资料，发现尤卡坦半岛上也有一个这样的弧状地形，二者居然可以合成一个完整的圆形，合成后的直径达180千米宽。但是，由于他是从事石油勘探工作的，这个发现没引起他的重视，这些与石油无关的发现也就没有被公开。

后来，不断有科学家们在此有新的发现，比如冲击石英、重力异常、玻璃陨石等足以证明这个圆形构造是陨石撞击形成的，而且推测这个撞击体的直径至少有10千米，撞击产生的能量相当于1014TNT当量，在全世界所有已知爆炸事件中属规模最大的一次。再后来，有人研究发现这个陨石撞击坑的形成年代大约是6500万年前。随着研究的不断深入，科学家们确信希克苏鲁伯陨石撞击事件是造成白垩纪至第三纪恐龙大灭绝的原因。

希克苏鲁伯撞击事件会引发大规模海啸、地震与火山爆发，撞击产生的碎片和灰尘会造成全球性的风暴，长时期遮蔽阳光，妨碍植物的光合作用，造成生态系统的瓦解，一系列的灾难最终导致全球约17%的科、50%的属、75%的物种灭绝，灭绝事件的规模在5次大灭绝事件中排名第2。

名词解释

锇：元素周期表第6周期Ⅷ族元素，铂族金属成员之一。元素符号Os，原子序数76，相对原子质量190.2，属重铂族金属，是全世界迄今发现的地球上密度最大的物质。

冲击石英：或称为撞击石英、受震石英，是一种微结构和一般石英不同的石英，只在极高压和有限温度下形成。

重力异常：由于地球质量分布不规则造成的重力场中各点的重力矢量g和正常重力矢量γ的数量之差。它是研究地球形状、地球内部结构和重力勘探，以及修正空间飞行器的轨道的重要数据。

玻璃陨石：一种含硅量很高的天然玻璃物质（SiO2的平均含量约75%）。它的外观与地球上的黑曜岩相似，亦称为“似黑曜岩”，但成分和结构与黑曜岩相差很大。