史前五次生物大灭绝

2014 年 2 月 8 日  未解之谜

生物灭绝又叫生物绝种。它并不总是匀速的,逐渐进行的,经常会有大规模的集群灭绝,即生物大灭绝。整科,整目甚至整纲的生物在可以很短的时间内彻底消失或仅有极少数残存下来。在集群灭绝过程中,往往是整个分类单元中的所有物种,无论在生态系统中的地位如何,都逃不过这次劫难,而且还常常是很多不同的生物类群一起灭绝,却总有其它一些类群幸免于难,还有一些类群从此诞生或开始繁盛。大规模的集群灭绝有一定的周期性,大约6200万年就会发生一次,但集群灭绝对动物的影响最大,而陆生植物的集群灭绝不象动物那样显著。全世界发生过数次大灭绝事件,以下为主要的5次生物大灭绝。

第一次生物大灭绝

时间:为距今4.4亿年前的奥陶纪末期。
事件:导致大约85%的物种绝灭。
又称第一次物种大灭绝:奥陶纪大灭绝。
奥陶纪-志留纪生物大灭绝:4.43亿年前

奥陶纪简介

奥陶纪(Ordovician Period,Ordovician),地质年代名称,是古生代的第二个纪,开始于距今5亿年,延续了6500万年。
奥陶纪亦分早、中、晚三个世。奥陶纪是地史上海侵最广泛的时期之一。在板块内部的地台区,海水广布,表现为滨海浅海相碳酸盐岩的普遍发育,在板块边缘的活动地槽区,为较深水环境,形成厚度很大的浅海、深海碎屑沉积和火山喷发沉积。
奥陶纪末期曾发生过一次规模较大的冰期,其分布范围包括非洲,特别是北非、南美的阿根廷、玻利维亚以及欧洲的西班牙和法国南部等地。

“奥陶”来源

“奥陶”一词由英国地质学家拉普沃思(C.Lapworth)于1879年提出,代表露出于英国阿雷尼格(Arenig)山脉向东穿过北威尔士的岩层,位于寒武系与志留系岩层之间。因这个地区是古奥陶部族(Ordovices)的居住地,故名。

奥陶纪生物演化

当时气候温和,浅海广布,世界许多地方(包括我国大部分地方)都被浅海海水掩盖。海生生物空前发展。
在奥陶纪广阔的海洋中,海生无脊椎动物空前繁荣,生活着大量的各门类无脊椎动物。除寒武纪开始繁盛的类群以外,其他一些类群还得到进一步的发展,其中包括笔石、珊瑚、腕足、海百合、苔藓虫和软体动物等。
笔石是奥陶纪最奇特的海洋动物类群,它们自早奥陶世开始即已兴盛繁育,分布广泛。腕足动物在这一时期奥演化迅速,大部份的类群均已出现,无铰类、几丁质(chitin)壳的腕足类逐渐衰退,钙质壳的有铰类则盛极一时;鹦鹉螺进入繁盛时期,它们身体巨大,是当时海洋中凶猛的肉食性动物;由于大量食肉类鹦鹉螺类的出现,三叶虫在胸、尾进化出许多防御性针刺,以避免食肉动物的袭击或吞食。珊瑚自中奥陶世开始大量出现,复体的珊瑚虽说还较原始,但已能够形成小型的礁体。
在奥陶纪晚期,约4.8亿年前,首次出现了可靠的陆生脊椎动物–淡水无颚鱼;淡水植物据推测可能在奥陶纪也已经出现。
第一次物种大灭绝发生在4亿4千万年前的奥陶纪末期,由于当时地球气候变冷和海平面下降,生活在水体的各种不同无脊椎动物便荡然无存。
在距今4.4亿年前的奥陶纪末期,是地球史上第一大的物种灭绝事件,约85%的物种灭亡。古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。在大约4.4亿年前,撒哈拉所在的陆地曾经位于南极,当陆地汇集在极点附近时,容易造成厚厚的积冰—奥陶纪正是这种情形。大片的冰川使洋流和大气环流变冷,整个地球的温度下降了,冰川锁住了水,海平面也降低了,原先丰富的沿海生态系统被破坏了,导致了85%的物种灭绝。

第二次生物大灭绝

时间:距今3.65亿年前的泥盆纪后期。
事件:海洋生物遭受了灭顶之灾。
又称:泥盆纪大灭绝。
晚泥盆世大灭绝:3.59亿年前

泥盆纪简介

泥盆纪(Devonian period),地质年代名称,古生代地第四个纪,约开始于4.05亿年前,结束于3.5亿年前,持续约5000万年。
泥盆纪分为早、中、晚3个世,地层相应的分为下、中、上3个统。泥盆纪古地理面貌较早古生代有了巨大地改变。表现为陆地面积的扩大,陆相地层的发育,生物界的面貌也发生了巨大的变革。陆生植物、鱼形动物空前发展,两栖动物开始出现,无脊椎动物的成分也显著改变。

鱼类地时代

泥盆纪是脊椎动物飞越发展的时期,鱼类相当繁盛,各种类别的鱼都有出现,故泥盆纪被称为“鱼类的时代”。最重要的是从总鳍类演化而来的,两栖类、爬行类的祖先——四足类(四足脊椎动物)的出现。
对古气候的研究显示泥盆纪时期是温暖的。化石记录说明当时远至北极地区都处于温带气候。第二次物种大灭绝发生在泥盆纪晚期,其原因也是地球气候变冷和海洋退却。
在距今约3.65亿年前的泥盆纪后期,历经两个高峰,中间间隔100万年,是地球史上第四大的物种灭绝事件,海洋生物遭到重创。

第三次生物大灭绝

时间:距今2.5亿年前的二叠纪末期,
事件:导致超过95%的地球生物灭绝。
又称:二叠纪大灭绝。
二叠纪生物大灭绝:2.48亿年前

二叠纪简介

二叠纪(Permian period)是古生代的最后一个纪,也是重要的成煤期。二叠纪分为早二叠世, 中二叠世和晚二叠世。二叠纪开始于距今约2.95亿年,延至2.5亿年,共经历了4500万年。二叠纪的地壳运动比较活跃,古板块间的相对运动加剧,世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系,古板块间逐渐拼接形成联合古大陆(泛大陆)。陆地面积的进一步扩大,海洋范围的缩小,自然地理环境的变化,促进了生物界的重要演化,预示着生物发展史上一个新时期的到来。
距今约2.5亿年前的二叠纪末期,发生了有史以来最严重的大灭绝事件,估计地球上有96%的物种灭绝,其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝,。三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖的单弓类群动物和许多爬行类群也灭绝了。 这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失,让位于新生物种类,生态系统也获得了一次最彻底的更新,为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。 科学界普遍认为,这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。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,也没有使生物演化进程产生如此重大的转折。
科学家认为,在二叠纪曾经发生海平面下降和大陆漂移,这造成了最严重的物种大灭绝。那时,所有的大陆聚集成了一个联合的古陆,富饶的海岸线急剧减少,大陆架也缩小了,生态系统受到了严重的破坏,很多物种的灭绝是因为失去了生存空间。更严重的是,当浅层的大陆架暴露出来后,原先埋藏在海底的有机质被氧化,这个过程消耗了氧气,释放出二氧化碳。大气中氧的含量有可能减少了,这对生活在陆地上的动物非常不利。随着气温升高,海平面上升,又使许多陆地生物遭到灭顶之灾, 海洋里也成了缺氧地带。地层中大量沉积的富含有机质的页岩是这场灾难的证明。
这次大灭绝是由气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系列原因造成。

陨石撞击

有些科学家认为,陨石或小行星撞击地球导致了二叠纪末期的生物大灭绝。如果这种撞击达到一定程度,便会在全球产生一股毁灭性的冲击波,引起气候的改变和生物的死亡。搜集到的一些证据引起了人们对这种观点的重视。但大多数生物科学家认为这场灭绝是由地球上的自然变化引起的。

气候的改变

有些科学家认为,气候的变化是形成这场大灾难的主要原因。因为二叠纪末期形成的岩石显示,当时某些地区气候变冷,在地球两极形成了冰盖。这些巨大的白色冰盖将阳光发射回太空,会进一步降低全球气温,使陆上和海上的生物很难适应。如果再加上海平面下降和火山爆发,这就会成为灭顶之灾。

大气成分的改变

有些生物学家认为,生活方式比较活跃积极的动物,如似哺乳类的单弓类动物需要比别的动物更多的氧气,他们可能是因为大气成分的改变而灭绝的。因为二叠纪末期气温的降低会导致海平面的下降。海床的辽阔煤层区就会暴露在外面,释放出大量二氧化碳到大气中,大气中的氧气含量就会相对减少。

火山活动

火山爆发回喷出大量气体和火山尘埃进入大气层。火山灰山团不仅会使动物窒息而死,还有可能遮蔽太阳,使全球气温降低。所以,火山活动也可能是二叠纪末期灭绝事件的原因之一。西伯利亚就曾经发现当时火山猛烈爆发所喷出的物质。

沙漠的肆虐

二叠纪的陆块碰撞接壤而形成了庞大的盘古大陆。来自海上的雨水和雾气再也无法深入内陆地区。于是二叠纪的某些区域就越来越干燥炎热,致使沙漠范围越来越广,无法适应干旱环境的动物就灭绝了。

第四次生物大灭绝

时间:距今2亿年前的三叠纪晚期。
事件:发生了第四次生物大灭绝,爬行类动物遭遇重创。
又称:三叠纪大灭绝
二叠纪生物大灭绝:2.48亿年前

三叠纪简介

三叠纪(Triassic period)是爬行动物和裸子植物的崛起)是中生代的第一个纪。它位于二叠纪(Permian)和侏罗纪(Jurassic)之间。
始于距今2.5亿年至2.03亿年,延续了约5000万年。海西运动以后,许多地槽转化为山系,陆地面积扩大,地台区产生了一些内陆盆地。这种新的古地理条件导致沉积相及生物界的变化。从三叠纪起,陆相沉积在世界各地,尤其在中国及亚洲其它地区都有大量分布。古气候方面,三叠纪初期继承了二叠纪末期干旱的特点;到中、晚期之后,气候向湿热过渡,由此出现了红色岩层含煤沉积、旱生性植物向湿热性植物发展的现象。植物地理区也同时发生了分异。

海洋生物的灭绝

距今1.95亿年前的三叠纪末期,估计有76%的物种,其中主要是海洋生物在这次灭绝中消失。这一次灾难并没有特别明显的标志,只发现海平面下降之后又上升了,出现了大面积缺氧的海水。

第五次生物大灭绝

时间:6500万年前后,白垩纪晚期
事件:突然,侏罗纪以来长期统治地球的恐龙灭绝了。
又称:白垩纪大灭绝,恐龙大灭绝
三叠纪 - 侏罗纪的生物大灭绝:2亿年前

白垩纪简介

白垩纪(Cretaceous Period,Cretaceous)中生代最后的一个纪。白垩纪(Cretaceous period)是中生代的最后一个纪,始于距今1.37亿年,结束于距今6500万年,其间经历了7000万年。无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革。位于侏罗纪之下、新生界之上。白垩纪是中生代地球表面受淹没程度最大的时期,在此期间北半球广泛沉积了白垩层,1822年比利时学者J.B.J.奥马利达鲁瓦将其命名为白垩系。白垩层是一种极细而纯的粉状灰岩,是生物成因的海洋沉积,主要由一种叫做颗石藻的钙质超微化石和浮游有孔虫化石构成。

恐龙时代的终结

距今6500万年前白垩纪末期,是地球史上第二大生物大灭绝事件,约75%–80%的物种灭绝。在五次大灭绝中,这一次大灭绝事件最为著名,因长达14000万年之久的恐龙时代在此终结而闻名, 海洋中的菊石类也一同消失。其最大贡献在于消灭了地球上处于霸主地位的恐龙及其同类,并为哺乳动物及人类的最后登场提供了契机。 这一次灾难来自于地外空间和火山喷发,在白垩纪末期发生的一次或多次陨星雨造成了全球生态系统的崩溃。撞击使大量的气体和灰尘进入大气层,以至于阳光不能穿透, 全球温度急剧下降,这种黑云遮蔽地球长达数年(零点几至几个百万年)之久,植物不能从阳光中获得能量,海洋中的藻类和成片的森林逐渐死亡,食物链的基础环节被破坏了,大批的动物因饥饿而死,其中就是恐龙。

小行星撞击说

支持小行星撞击说的科学家们推断,这次撞击相当于人类历史上发生过最强烈地震的100万倍,爆炸的能量相当于地球上核武器总量爆炸的l万倍,导致了2.1万立方公里的物质进入了大气中。由于大气中高密度的尘埃,太阳光不能照射到地球上,导致地球表面温度迅速降低。没有了阳光,植物逐渐枯萎死亡;没有了植物,植食性的恐龙也饥饿而死;没有了植食性的动物,肉食性的恐龙也失去了食物来源,它们在绝望和相互残杀中慢慢地消亡。几乎所有的大型陆生动物都没能幸免于难,在寒冷和饥饿中绝望地死去。小型的陆生动物,像一些哺乳动物依靠残余的食物勉强为生,终于熬过了最艰难的时日,等到了古近纪陆生脊椎动物的再次大繁荣。
撞击假说的支持者发现了许多有力的证据,来证明他们的观点。最有力的证据来自在K/T(白垩纪和古近纪)地质界线上发现的铱异常和冲击石英。科学家推测,这种高含量的铱元素就是那颗撞击地球的小行星带来的,冲击石英就是在撞击过程中形成的,但同时撞击所形成的撞击坑却未被找到,多数的陨石坑被认为其大小与推测的不相符。
美国人查特吉大约l0年前提出了一种类似的假说。他认为,在白垩纪末期撞击地球的凶手不是一颗小行星或者陨石,而是彗星雨。大量的彗星雨撞击到地球上,形成一个环绕地球一周的撞击带,其中有2块巨大的彗星体成为了恐龙大灭绝的“主犯”:一块形成了我们熟知的墨西哥湾附近的巨大的陨石坑,另外一块撞击到印度大陆上,形成的陨石坑比墨西哥湾附近的陨石坑还大。

第六次生物大灭绝威胁

自从人类出现以后,特别是工业革命以后,由于人类只注意到具体生物源的实用价值,对其肆意地加以开发, 而忽视了生物多样性间接和潜在的价值,使地球生命维持系统遭到了人类无情地蚕食。科学家估计, 如果没有人类的干扰,在过去的2亿年中,平均大约每100年有90种脊椎动物灭绝,平均每27年有一个高等植物灭绝。在此背景下,人类的干扰,使鸟类和哺乳类动物灭绝的速度提高了100-1000倍。 1600年以来,有记录的高等动物和植物已灭绝724种。而绝大多数物种在人类不知道以前就已经灭绝了。 经粗略测算,400年间,生物生活的环境面积缩小了90%,物种减少了一半,其中由于热带雨林被砍伐对物种损失的影响更为突出。估计从1990-2020年由于砍伐热带森林引起的物种灭绝将使世界上的物种减少5%-15%,即每天减少50-150种。在过去的400年中, 全世界共灭绝哺乳动物58种,大约每7年就灭绝一个种,这个速度较正常化石记录高7-70倍;在二十世纪的100年中,全世界共灭绝哺乳动物23种,大约每4年灭绝一个种,这个速度较正常化石记录高13-135倍……。以下是一组来自国家环保总局的最新数据 :中国被子植物有珍稀濒危种1000种,极危种28种,已灭绝或可能灭绝7种;裸子植物濒危和受威胁63种, 极危种14种,灭绝1种;脊椎动物受威胁433种,灭绝和可能灭绝10种……。生物多样性受到有史以来最为严重的威胁。 生存问题已从人类的范畴扩展到地球上相互依存的所有物种,许多人都在思考着同样一个问题——我们能留给下一代什么?是尽可能丰富的世界, 还是一个生物种类日渐贫乏的地球?不断攀升的数字敲响了世纪末的警钟,人类改造世界的美梦蒙上了一层阴影,不少人惊恐地自问:不曾孤独来世的人类,难道注定要孤独地离开?答案也许可以从150年前一位印第安酋长的话中找到——“地球不属于人类,而人类属于地球”。
第六次大灭绝来临,蜜蜂灭绝或引发蝴蝶效应
2013年10月31日,安娜莉-内维茨在《分散、适应与回忆》一书中写道,在过去4年里,蜜蜂蜂群出现了一种令人不安的变化。在养蜂人无助的注视之下,这些群居昆虫原本所具有的机器一般的效率退化成为无法解释的混乱。工蜂飞走后再也不会回巢,幼蜂在蜂巢中漫无目的地走动,蜂群的日常劳作无人过问,直到蜂蜜生产完全停止,蜂卵因为得不到照料而死去。自从2007年以来,这种被称为“蜂群崩溃综合征”的现象每年冬天都会使蜂群数量减少大约30%。
如果蜜蜂灭绝,它们的消失将引发物种灭绝的多米诺效应,因为从苹果到花椰菜的各类农作物都依赖蜜蜂为其授粉。与此同时,全世界的两栖动物物种有超过1/3面临灭绝威胁,据哈佛大学进化生物学家兼自然资源保护论者E·O·威尔逊估计,每年有2.7万种物种从地球上消失。
我们是否处在一次大规模灭绝过程的序幕之中,而这一过程最终将导致地球上数以百万计的动植物物种–包括我们人类自己——的消亡?“第六次灭绝”假设的支持者们认为这个问题的答案是肯定的。
最新相关研究
据美国国家地理网站报道,英格兰利兹大学古生物学家保罗-维格纳尔等人最新研究发现,发生在三叠纪早期

三叠纪大灭绝的地球生物大灭绝缘于地球表面温度过高,而当前越来越高的地球表面温度,似乎预示着另一场大灭绝的到来。

三叠纪早期的大规模生物灭绝让地球彻底沦为了一颗荒废的行星。一项新的研究表明,造成这种大面积灭绝的原因是因为地球上大多数生物无法承受地球该阶段过高的表面温度。[1]
在2.47亿年至2.52亿年前的时期内,地球正在缓慢地从三叠纪大灭绝的灾难中复苏过来。这次毁灭性的灭绝事件几乎让地球上所有的生命都消失了,包括大多数的陆生植物,整个地球奄奄一息,地球赤道附近的环境几乎让生命体无法生存。英格兰利兹大学古生物学家保罗-维格纳尔在研究中表示,“绿色植物们努力地用光合作用消耗着让地球升温的二氧化碳气体,如果没有这些绿色植物的存在,地球恐怕早已变成了一个超大的温室。”有一些能在极端环境中侥幸存活下来的顽强生命体,比如一些命大的蜗牛和蛤,也没能熬过这次灾难,在之后的500万年里,地球几乎是一个没有生命的星球。
在研究中,维格纳尔和他的同事对一些从中国南部浅海中搜集到的细小化石进行了仔细研究,中国南部海域在三叠纪时期是属于地球的赤道地区。研究人员通过对化石中氧同位素的检测得出,在三叠纪晚期赤道附近海域的海面温度大约为40摄氏度,这个温度在科学家们看来是“致命的热”。在同样一片海域,平均温度仅为25-30摄氏度。
这种高温也解开了萦绕在科学家脑海中的谜题:为什么地球在三叠纪大灭绝后经历了500万年才恢复过来,而在其他大灭绝后数十万年就回复了生机。这样的灭绝还会再一次发生么?维格纳尔给出了答案:“从理论上来说,很有可能。”
美国宇航局戈达德太空研究所的研究结果表明,地球表面的平均温度从1880年至今已经上升了0.8摄氏度,而且上升部分的2/3是发生在1975年之后。不过,即使在这样的温度上升速率下,人类距离大灾难那样的气候还比较遥远,在人类灭亡之前,植物会先消失。
不过从地质年代表中看,我们现在正处于地球气候最坏时期的前夕。
古生物学家揭2.52亿年前生物大灭绝和复苏之谜 到目前为止,科学家认为地球上的植物群和动物群在这次大灭绝事件后花了相当长的时间进行恢复,到了中三叠世才有所缓和,大约在2.47亿年前左右。来自瑞士苏黎世大学的科学家小组由古生物学家乌戈·布赫尔(Hugo Bucher)牵头,最新研究透露诸如古菊石属和牙形化石等海洋生物的群体在此之前的三百万至四百万年就开始复苏。科学家们绘制了详细的温度变化曲线,研究当时的全球性气候和大气中二氧化碳水平,分析在三叠纪早期这样的波动对海域生物的多样性和陆生植物群会构成怎样的影响,而在距离这段时期不久,全球环境还经历了大范围的降温和非常温暖的阶段。
奥陶纪末大灭绝
奥陶纪末大灭绝由前、后两幕组成,其间相隔约50 万~100万年。第一幕是生活在温暖浅海或较深海域的许多生物都灭绝了,灭绝的属占当时属总数的60%~70%,灭绝种数更高达80%。第二幕是那些在第一幕灭绝事件中幸存的较冷水域的生物又遭灭顶之灾。科学家认为气候变化及其相关事件是造成这两幕生物灭绝的主要原因。当时在南半球(冈瓦纳大陆及其边缘)发育着广阔的大陆冰盖,当冰盖形成并达到最高峰时,全球大气和海水温度大幅度急剧下降,处于高纬度海域的浅、冷、高密度海水向下及向赤道方向迁移,从而产生了富氧和富营养的冷深水流,海洋环境发生了强烈变化,大洋水体发生翻转。冰盖形成还使全球海平面大幅度下降约50~100 米。同时,海水的碳、氧稳定也发生显著游移,水圈和大气圈中二氧化碳含量降低,引起强烈的冰室效应,使大陆冰川继续扩大,这些事件的综合效应导致许多生活于温暖水域的生物灭绝。在50 万~100 万年的冰期内,深海里几乎没有多少生物,它们主要生存于凉(冷)水域的浅海海底,繁盛的是与少量笔石、三叶虫相伴生存的赫南特贝腕足动物群。随着大陆冰川的快速消融,大气和海水温度迅速回升,海平面也很快回升,全球规模的海侵和缺氧事件发生了,海中有毒水体随上升洋流侵漫到陆表海域,那些凉(冷)水域中的动物几乎无处藏身,只有少量属种侥幸逃脱,幸存至志留纪,成为崭新生物群繁衍的主力军。

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