2.52亿年前的地球高温导致生物大灭绝
史上最大生物灭绝原因找到了
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近日，中外古生物研究团队对距今2.52亿年二叠纪末期生物大灭绝事件的原因进行了研究，原来，“高温”是灭绝的致命杀手！这一成果被刊登在权威的《科学》杂志上，又被媒体所广泛报道。而高温又是如何产生的呢？二叠纪末大灭绝后持续500万年的生物销声匿迹是一种怎样的情景？大灭绝对我们又有哪些启示？今天，我们采访了研究者之一――中国地质大学的赖旭龙教授，请他给我们详细解读。
2.52亿年前的地球高温导致生物大灭绝
辽宁日报：作为常识我们已经知道地球经历了5次生物大灭绝，为什么说距今2.52亿年前二叠纪末期的灭绝事件是最大的一次？
赖旭龙：地球生命经历了5次生物大绝灭，第一次发生在距今4.4亿年的奥陶纪末期；第二次在距今3.75亿年的晚泥盆世早期；第三次在距今2.52亿年的二叠纪末期；第四次在距今2.08亿年的三叠纪末期；第五次在距今6500万年的白垩纪末期。而发生在二叠纪末期的这次全球生物大绝灭，大约有90%的海洋物种和70%的无脊椎动物在该次事件中消失，活跃于古生代的大量生物灭绝，“种”一级生物灭绝了近96%。其他各次大灭绝所引起的海洋生物种类的下降幅度都不及其1/6，可以说，此次灭绝程度是最为深广的。
辽宁日报：人是生物圈的一部分，生物灭绝这样的大事件注定要为我们所关注。而二叠纪末这次灭绝是最大的，一定也引起了科学界极大的研究兴趣，您的团队对这次灭绝事件的原因进行了研究，那么造成这次灭绝的直接原因是什么？
赖旭龙：我们和英国利兹大学、德国爱尔兰根大学-纽伦堡大学在合作研究中发现，导致这次灭绝及其后的早三叠世赤道低纬度区生态系坍塌长达500万年的主要原因是当时的气温过高。
辽宁日报：高温是如何得出的？
赖旭龙：简单的说，通过对牙形石氧同位素比值的计算，首次得到最为详细和精确的二叠纪末到早三叠海洋温度曲线，从曲线上得知赤道附近海洋表面温度最高可达40℃，远远高于现代赤道海面温度，无疑发生了高温事件，接近了海洋生物死亡及光合作用停止的致命温度值。
辽宁日报：为什么要测定牙形石？
赖旭龙：牙形石是地质历史时期一种像鳗鱼一样的古代鱼类的牙齿，一般个体大小为0.1毫米左右。牙形石不仅是划分海相地层地质年代的标准化石，由磷酸钙组成的牙形石骨骼也很好地记录下了古代海水的氧同位素组成。而生物骨架中的氧同位素是由形成时的环境温度所控制的，通过牙形石标本中氧同位素的比值研究可以恢复数亿年以前的古温度。
辽宁日报：如何确定哪个化石或哪个地区、地层是二叠纪末期的？
赖旭龙：由于地球经历过多次复杂的改造和变动，地球地质年龄需要从地球自身的物质记录来探讨。地质时代的时间有相对时间(年龄)和绝对时间之分。地质学家根据岩石沉积顺序、生物演化的阶段性和地质体之间相互的关系确立了地质历史的相对年代，平时我们说的寒武纪、二叠纪、侏罗纪、白垩纪等都是相对地质年代。例如寒武纪是三叶虫的时代，而在二叠纪-三叠纪时期，牙形石是最好的海相地层划分时间的生物化石证据。另一方面，可以根据地质体中的某些放射性元素如铀等的衰变程度即同位素年龄来测定地质体的“绝对”年龄(时间)，比如二叠纪与三叠纪的界线的绝对年龄通过测定，大概在距今2.52亿年左右。我们在做这项研究时，通常都是相对年龄跟绝对年龄相结合使用，即岩相，化石与同位素联合确定这个久远的时间。地层时间确定了，我们就可以对它所呈现的“古信息”进行系统研究。
生物多样性极低状态延续500万年之久
辽宁日报：在2.52亿年的灭绝之前是什么样的？都有哪些生物？
赖旭龙：在二叠纪末灭绝前的地球上充满了种类丰富的植物和动物，包括原始的爬行类和两栖类动物，还有包括三叶虫、腕足类、珊瑚和海百合在内的各种各样的海洋生物。
辽宁日报：这个灭绝过程持续了多长一段？如何断定灭绝了？灭绝后的地球是怎样的一番情景？
赖旭龙：在二叠系-三叠系界线之下几十至百余厘米处普遍存在一条生物大灭绝线，这已被广泛发现。灭绝这个动态过程持续了20万年，这个时间段在地球地质史上只能算一瞬。生物大灭绝后呈现出大片“死亡区”：在赤道低纬度地区异常潮湿但几乎没有什么生物生长。而仅有少数门类生存下来，古生代高大的植物也仅存矮小类型。在陆地上没有森林和动物，仅有一些灌木和蕨类。海洋里没有鱼和海洋爬行类，只有一些贝壳类生物。
辽宁日报：您刚才说此次灭绝使地球生物圈500万年没恢复“元气”？
赖旭龙：在二叠纪末大灭绝后的早三叠世早期，生物多样性极低的死亡区竟延续了长达500万年的时间。
辽宁日报：也是高温所致？
赖旭龙：是的，因为早三叠世赤道低纬度区也是极热高温。生物的高新陈代谢速率难以适应当时的高温，只有在纬度更高的地区才给动物提供了逃避炽热高温的避难所。
在海洋中，古生代占优势的腕足类受到了重创从此一蹶不振，这主要是因为温室效应产生的高温所造成的海水溶氧量降低对于本来就受高温折磨的海生动物更是雪上加霜。只有一些更容易调节新陈代谢和适应高温环境的软体动物在短时间内得到较好的恢复。
现代地球生物灭绝率超出史上化石记录水平
辽宁日报：对于导致这次生物大灭绝的原因一直都是国际上研究的热点问题，而现在灭绝的直接原因我们找到了，那就是高温，那么造成高温的原因又是什么呢？
赖旭龙：通过研究发现，当时大规模的火山喷发是导致温室气体的释放及相关机制引起的温室效应而造成致命高温的主要原因。目前国际学术界普遍认为西伯利亚超大规模的玄武质火山喷发是这类事件中最重要的事件。另外，我国华南贵州、广西、广东、湖南等地的许多剖面(当时的赤道低纬度地区)的二叠系一三叠系界线特别是生物灭绝线之上出现大量中酸性火山凝灰岩，这说明当时这里也广泛存在中酸性的火山活动，自然对我们所研究的赤道低纬度地区的高温是有关系的。当时这些火山活动的频发又是与当时的地球内部的运动密切相关。总之，这些火山喷发及陆地上大火事件等高温事件与海相生物灭绝及海洋缺氧紧密相关，几乎同时发生。
辽宁日报：剧烈的火山喷发会产生怎样的后果？
赖旭龙：火山喷发及排入大气中过量的二氧化碳，产生温室效应，而许多植物光合作用会在30℃以上大幅减弱，菌类作为分解者的作用却会随着温度的提高而大大加强，这些因素导致了陆源碳不能埋藏成煤，从而使得大气二氧化碳水平直线升高再导致温度继续升高。高温会导致赤道低纬地区生产力的大幅降低，而海洋却会因为陆源风化的加强而倾向于富营养化。除火山喷发外，目前有关生物灭绝的其他原因也在研究和探讨，如小行星撞击与宇宙辐射、板块运动、大规模的海退、海侵等，科学家在努力找到更多的证据，以全面揭示此次生命大灭绝的原因。
辽宁日报：回到当下。联合国2006年发布的 《全球生物多样性展望》中称：人类目前正在导演第六次地球生物灭绝事件，这也是自恐龙灭绝之后最大的一次。那么，二叠纪末期这次由高温主导的生物大灭绝给了我们怎样的启示？
赖旭龙：中外都有科学家统计过现今的生物灭绝率，结果显示现在地球上的生物灭绝率正在加速，一些科学研究成果显示，现代地球生物的灭绝率要比地质历史上化石记录所显示的灭绝率高，人类急需采取有效的保护措施。二叠纪末期生物大灭绝虽然是大规模火山喷发等剧烈地质运动造成的高温所引起的，但也足以给我们极大的警示。其中最重要的就是生态环境的恶化特别是温室效应造成的高温等大气环境的急剧变化，因为我们的地球也正在受温室效应的困扰、气候变化很剧烈，而现在的温室效应多与人类活动有关。无论人类多聪明、科技有多先进，始终是生物圈的一部分，始终是地球生命世界这张大网中的一环，所以保护这张“网”，避免地球生态环境的急剧变化，应该说是我们共同的责任。
专家档案
赖旭龙 博士。中国地质大学 (武汉)副校长，古生物学及地层学教授，博士生导师，国务院政府特殊津贴获得者。近20多年来长期从事生物地层学、生态地层学、沉积学及古地理学、分子古生物学的教学和科研工作，作为项目负责和主要参加者主持或参加国家自然科学基金项目、部攻关项目及国际合作项目20余项，在国内外刊物上发表学术论文近百篇，作为主要作者出版学术专著5部。
辽宁日报 王丽娜 刘洪宇
