地球上共存在五次大滅絕,因為關於地球出現大滅絕的原因科學界的理由也多種多樣。這裡以沈樹忠先生的研究成果作為依據。沈樹忠先生是唯一一位獲得地層學國際最高金獎(ICS Medal)的亞洲科學家,如果想要獲得這項榮譽,你必須要發展新的分析方法,或者是提供新的數據或解釋特定地區或時間間隔的地質歷史。簡單來說,就是必須在地層學研究上,作出開創性的成果。
地球上五次大滅絕分別是在什麼時候?
地球共分為冥古宙、太古宙、元古宙、顯生宙四個階段。元古宙時藻類和細菌開始繁盛,是由原核生物向真核生物演化、從單細胞原生動物到多細胞後生動物演化的重要階段。
顯生宙,指「看得見生物的年代」。是開始出現大量較高等動物以來的階段,包括古生代、中生代和新生代。從距今大約5.4億年前延續至今,古生代是顯生宙的第一個代,上一個代是元古宙的新元古代,下一個代是中生代。古生代包括寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀、二疊紀。
而地球上的五次生物大滅絕都是出現在顯生宙時期,這五次分別是奧陶紀生物大滅絕事件;泥盆紀生物大滅絕事件;二疊紀生物大滅絕事件;三疊紀生物大滅絕事件以及我們最為熟知的白堊紀生物大滅絕事件。
奧陶紀生物大滅絕事件發生於4.4億年前,這個時候海生無脊椎動物空前繁榮,比如大家熟知的三葉蟲,此次事件之後,有頜魚類開始統治地球。
泥盆紀生物大滅絕事件發生於3.77億年前,此次事件之後,兩棲動物開始主宰地球。
而二疊紀生物大滅絕時代發生於 2.5億年前,此次事件之後,大家最為熟悉的恐龍開始慢慢繁育。
三疊紀生物大滅絕事件發生在2億年前,此後,地球迎來了恐龍時代。
而我們最熟悉的應該就是白堊紀恐龍滅絕事件了, 發生在6500萬前,哺乳動物爆發,直到人類祖先阿法南方古猿出現,進入人類時代!
有科學家認為,第六次生物大滅絕也將到來,從1500年開始,超過320個陸棲脊椎動物物種滅絕,大象、長頸鹿等大型動物面臨著更大的生存威脅。剩餘物種也表現出了平均25%的衰退。動物的滅亡和減少正是地球第六次生物大滅絕的前奏,目前的滅絕與人類行為密切相關。史丹福大學生物學教授命名為「人類世去共棲物」時代。
但是目前為止,這個猜測還沒有得到科學界的共識。
為什麼會出現生物大滅絕
研究表明,地球大約6億年以來生命在不斷地演化,經歷了多次大大小小的滅絕事件,所有這些生物大滅絕事件幾乎都伴隨有劇烈的全球性環境變化。
沈樹忠稱,奧陶紀末、三疊紀末、中石炭世事件都伴隨有冰室效應/溫室效應氣候轉變事件的發生;二疊紀末、始新世/古新世之交、白堊紀末等事件發生的前後都有溫度劇烈變化、海洋酸化和缺氧、海洋微生物爆發等現象出現,所有這些都說明劇烈的氣候環境變化是導致生物大滅絕發生的原因。
「其幕後黑手大多指向地球內部的活動造成的大規模火山噴發,即便是很多人認為地外星體撞擊導致的白堊紀末生物大滅絕事件,也有越來越多的研究表明德幹玄武巖的噴發與大滅絕的密切時間聯繫。」沈樹忠稱。
通過研究發現,大規模火山噴髮帶來的二氧化碳等溫室氣體本身不足以造成地質記錄所表現的碳同位素、溫度等變化幅度,但火山作用可以觸發蘊藏在各大陸和大陸架沉積物中的大量甲烷等溫室氣體在短時間內快速釋放,這些溫室氣體大量進入大氣,可造成地表環境劇烈變化,從而造成生物大滅絕。
以第一次出現的奧陶紀生物大滅絕為例,發生在4億多年前奧陶紀末期的生物大滅絕,是地球歷史上第一次生物大滅絕事件。這次大滅絕重創海洋生態系統,當時85%的海洋生物物種滅絕,生物群落結構瓦解。
王光旭科研團隊經過研究,總結了奧陶紀末期全球各板塊底棲動物的演化規律,結合生物地層數據和碳同位素地層數據,在更高精度的綜合地層框架下,科研人員也理清了奧陶紀末生物大滅絕的發生經過。
王光旭表示「我們發現,大滅絕發生的準確時間是距今4.45億年前,這與南極岡瓦納冰蓋的大規模形成時間吻合。當時氣候變冷、冰蓋形成很可能就是導致海洋生物大面積消失的主要原因。」
而到4.44億年前,氣候波動依舊存在,這造成了海洋動物群的更替,珊瑚、海綿等一些動物類群的多樣性甚至明顯增加。到4.43億年前,隨著氣候環境的整體恢復,海洋生態系統開始全面復甦。
以2.5億年前的二疊紀生物大滅絕為例,二疊紀是古生代的最後一個紀,也是重要的成煤期。二疊紀開始於距今約2.99億年,延至2.5億年,共經歷了4500萬年。
二疊紀末發生了有史以來最嚴重的大滅絕事件,估計地球上有96%的物種滅絕,其中95%的海洋生物和75%的陸地脊椎動物滅絕。三葉蟲、海蠍以及重要珊瑚類群全部消失。陸棲的單弓類群動物和許多爬行類群也滅絕了。這次大滅絕使得佔領海洋近3億年的主要生物從此衰敗並消失,讓位於新生物種類,生態系統也獲得了一次最徹底的更新,為恐龍類等爬行類動物的進化鋪平了道路。科學界普遍認為,這一大滅絕是地球歷史從古生代向中生代轉折的裡程碑。
在二疊紀生物大滅絕研究中,沈樹忠他們發現,生物大滅絕開始初期,地球的溫度是25℃,而生物大滅絕結束,溫度為33℃,當時大規模火山活動使得地球經歷了「突然升高」的狀態。造成了全球範圍內大規模森林野火事件頻發,使得森林快速消亡。森林的破壞又造成地表風化加劇,地表土壤系統快速崩潰。
在地層記錄中發生了碳同位素負漂離現象也表明當時二氧化碳濃度也急劇升高,海水缺氧、酸化,讓生物無法呼吸。陸地生物遭「滅門」的同時,海洋生物也遭遇磨難。大規模的火山爆發導致地表大量溫室氣體釋放和快速的溫室效應。
這麼厲害的滅門慘案花費了多少時間?一直以來,古生物學家們像「福爾摩斯」一樣,通過對地層、化石的研究,慢慢在撥開迷霧。
「過去,有科學家認為,這樣的大滅絕,至少耗費上百萬年時間。伴隨研究的推進,時間不斷縮短。100萬年,50萬年,20萬年……」沈樹忠說,「通過高精度綜合年代地層框架、生物多樣性定量分析和多種地化指標等研究,沈樹忠得出最新數字:大滅絕被精確卡定在6萬年左右。6萬年,對於幾十億歲的地球而言,就是眨眼的時間。」
儘管科學家認為是氣候導致了生物大滅絕,但這五次生物大滅絕的模式、生態效應,火山噴發、環境惡化與生物大滅絕之間的時間關係等遠還沒有研究清楚,而要真正解答這些問題則需要精準的化石分類學基礎、高精度的時間框架以及多種地球化學指標相結合的環境背景等綜合研究才能得出比較合理的結論。