扑朔迷离的5次生物大灭绝事件

   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，法国科学家里夫把46亿年的时间压缩成了一天：这一天的前1/4时间，地球上是一片死寂；等到了清早6点钟的时候，最低级的藻类开始在海洋中出现，它们持续的时间最长；一直到了晚上8点钟，软体动物才开始在海洋与湖沼中活动；晚上11点半，恐龙出现，但只“露脸”了仅仅10分钟便匆匆离去；最后20分钟里，哺乳动物出现，并迅速地分化；11点50分，灵长类的祖先登台，最后两分钟的时间里，它们的大脑扩大了3倍，成为人类。

里夫的描绘就好比是一场演出，将各类生物比作舞台上的演员，它们依次登台，演绎了一场隆重的精彩晚会。

但是，有人登场，就会有人退场。

在这漫长的时期里，不单单是生物生生死死的过程，也是无数物种由诞生到灭绝的过程。根据化石记录，我们的地球至少已经发生过五次大的生物灭绝和若干次小型的生物灭绝事件。也许会有很不多人不解，有关远古时代生物灭绝的研究有什么现实意义呢？在地质学的研究中，有一个重要的思维方法称为“以古论今，论未来”，了解过去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，气候十分适宜生物的生长，海洋生物十分繁盛，比如三叶虫、腕足类、双壳类、腹足类、海百合、珊瑚、海绵类、鹦鹉螺、牙形石、藻类等。

然而，到了大约4.46亿年至4.44亿年前，即奥陶纪末期，这两百万年间地球上发生了第一次大规模的物种灭绝事件，所以，又被称作是“奥陶纪灭绝事件。在这次灭绝事件中，约85%的物种灭亡，约27%的科与57%的属灭绝，从灭绝的数量上看，在五次大灭绝事件中排名第三位。

关于生物灭绝的原因，古生物学家认为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，改变了生物的生存环境，沿海生物圈被严重破坏了，最终导致大量物种灭绝。

值得人们注意的是，在这次生物大灭绝过后不久，进入地质历史上的志留纪时期，地球生物又开始迅速复苏，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杭州市余杭镇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，后来经过地质学家的不断研究，发现了三叶虫、海百合等多种化石，而且它们属于4.4亿年前的奥陶纪与志留纪时期之间，这些小小的生物就是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，只有那些主动采取措施对自身体型进行改造的生物才能逐渐适应深水环境，借助浅水区向深水区过渡的特殊地理环境，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生物幸存的“避难所”。所以，有人这么猜测：杭州地区是否曾经为地球生命留下了唯一的种子？至少可以说，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

泥盆纪时许多地区升起，露出海面成为陆地，古地理面貌发生了很大变化，蕨类植物繁盛，昆虫和两栖类兴起，脊椎动物进入飞跃发展时期，鱼形动物数量和种类增多，现代鱼类开始发展，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， 泥盆纪-石炭纪过渡时期发生了一次生物大灭绝，这次事件持续了近2000万年，期间有多次灭绝高峰期，使得海洋生物大量灭绝，而陆地生物受到的影响较小。从规模上看，82%的海洋物种灭绝，当时浅海的珊瑚几乎全部灭绝，深海珊瑚也部分灭绝，在五次大灭绝事件中排名第四位。

关于此次灭绝事件的原因，有学者认为是一次与奥陶纪末期相似的全球变冷事件，即地球进入卡鲁冰河时期所致；也有学者认为是此期间发生过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，大量铁等元素释放进入地表水，造成了水系的富营养化，从而导致了海底缺氧事件。

2010年，美国俄亥俄大学一位科学家提出了新的观点。他研究发现：自然界的物种存在着自然灭绝在过程，新的物种会不断取代旧物种，但是相对于这种缓慢的自然灭绝过程而言，虽然泥盆纪后期发生灭绝的物种数量并没有显著增高，但新生的物种数量却十分稀少，从而导致生物物种的相对减少，即生物灭绝现象。

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过程，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，陆地彼此联合，陆地生态系统开始形成，两栖动物也开始向着陆地迈进，某些物种得以进入到它们此前从未居住过的环境之中。对于环境来说，这些新走进来的物种就是入侵物种，它们的大量繁盛，抢占领地和食物资源，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，仍然有重要的启示意义。

第3次：2.5亿年前巨型火山爆发导致的生物大灭绝

在2.5亿年前的二叠纪-三叠纪过渡时期，地球上发生了迄今为止已知的最大规模的物种灭绝事件，总共约57%的科、83%的属、大约96%的海洋生物的种、约70%的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，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，沉积下来的火山灰掩盖了一切，却又准确地记录下了当时的情景，科学家研究发现，在我国浙江长兴煤山，有一段地层剖面，清晰地反映了当时动物灭绝的过程：在地层剖面中，蜓、四射珊瑚、三叶虫……这些生物，随着时间的推移，越往地层的上方就越稀少，最后绝迹了。科学家们采用矿物测年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，并且是一次突发性的灭绝事件。

而且，经过计算，在当时的生物大灭绝初期，地球的温度是25℃，而生物大灭绝结束，温度为33℃，短短几万年的时间里地球温度升高了8℃，这足以说明当时的地球经历了一张全球范围的高温期，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，海洋生物也缺氧而大批死亡。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2.08亿年前的三叠纪-侏罗纪过渡时期，地球上发生了第四次生物大灭绝事件，这次灭绝事件的影响遍及陆地与海洋，导致大约23%的科与48%的属的生物灭绝。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，不足一万年的时间，其原因至今未有定论。

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，但这个侵蚀过的陨石坑，直径约25公里，原始直径可能约50公里，但是也有专家认为这样的规模对于造成生物灭绝而言显得影响太小了。2013年，日本的科学家在日本岐阜县坂祝町河流沿岸和大分县津久见市的海岸附近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，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公里的陨星撞击地球所致，此次撞击导致了三叠纪－侏罗纪生物大灭绝。

还有种观点认为：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，火山爆发喷涌大量岩浆和大量气体，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27000公里的位置略过，尽管它没有撞击地球，却着实让科学家们捏了一把汗。因为这颗小行星直径约44米，重量达12万吨，如果撞击了地球，它将释放将相当于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的能量。

然而，我们的地球并不是每次都能那么幸运。如今的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直立行走的脊椎动物，大多数栖息于陆地上，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1亿6千万年之久，直到约6500万年前的白垩纪晚期灭绝。但是，恐龙的后代——鸟类存活下来，并繁衍至今。

关于恐龙的灭绝，科学家们提出了五花八门的假说，其中比较著名的有：“气候变迁说”，讲的是6500万年前的地球气候陡然变化造成大批动植物死亡；“地磁变化说”，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；“酸雨说”，白垩纪末期可能下过强烈的酸雨，造成恐龙中毒而灭绝；“被子植物中毒说”，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，每一种假说都有它科学的一面，也会有争议的地方。现今，被国际社会认可的是“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公里的环状地形，然后他查阅了相关资料，发现尤卡坦半岛也有一个这样的弧状地形，二者居然可以组成一个完整的圆形，直径达180公里宽。但是，由于他是从事石油勘探工作的，未能公开这些与石油无关的发现。

后来，不断有科学家们在此地有新的发现，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公里，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，于是，随着研究的不断深入，科学家确认了希克苏鲁伯陨石撞击事件是造成白垩纪-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，长时期遮辟阳光，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约17%的科、50%的属、75%的物种灭绝，灭绝事件的规模在五次大灭绝事件中排名第二。（文/夕诚 摄影/马志飞）

海百合 晚三叠纪 中国贵州

海百合化石 晚三叠纪 德国

剑齿虎化石

剑石+菊石化石 志留纪 摩洛哥

三叶虫化石 泥盆纪 摩洛哥

三叶虫化石 泥盆纪 摩洛哥

营穴鸟化石

鳐鱼（刺鳐）化石 始新世 美国怀俄明州

鱼龙+菊石化石  早三叠纪 中国贵州