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地球发生过的大规模生物灭绝事件比我们认为的还多

一座寺庙高踞在中国四川省的峨嵋山上。 周围乡间有「峨嵋山暗色岩」(Emeishan Traps)这种洪流玄武岩(flood basalt),而这类岩石正代表了瓜

一座寺庙高踞在中国四川省的峨嵋山上。 周围乡间有「峨嵋山暗色岩」(Emeishan Traps)这种洪流玄武岩(flood basalt),而这类岩石正代表了瓜德鲁普世(Guadalupian epoch)的结束。 PHOTOGRAPH BY DBIMAGES, ALAMY STOCK PHOTO

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:LUCY JAKUB 编译:钟慧元):这些既激烈又突然的物种丧失时期都有相同的模式。 对于目前因气候所导致的物种损失来说,这其实带有令人担忧的意涵。

现在的生物多样性危机,常常被相信我们正朝全球物种崩溃危机发展的人称为「第六次大灭绝」。 但有些科学家提出论点,认为我们或许该把这次灭绝称为第七次。

1982年,芝加哥大学(University of Chicago)的定量古生物学家杰克. 塞普考斯基(Jack Sepkoski)和戴维. 劳普(David Raup)统整出地球历史上最惨烈的大规模灭绝事件,称之为「五大灭绝」。 这些事件包括了二迭季末灭绝事件,也是地球史上最严重的一次大灭绝。 它发生在约2亿5200万年前,并消灭了95%的海洋物种。

在那个时候,二迭纪末的「大屠杀」遮蔽了另一次灭绝事件,那就是在二迭纪灭绝发生前仅仅800万年的瓜德鲁普世(Guadalupian epoch)末灭绝事件。 但在过去30年来,地质学家更深入地挖掘研究了瓜德鲁普世末期,也有更多人认为这是一次不同的危机。 现在,有些科学家提出,这次远古死亡事件规模大到足以和过去五大灭绝事件相提并论,他们建议将那些重大灭绝事件重新命名为「六大灭绝事件」。

在地球的生命史中,出现过许多突然的中断与挫折。 但借着挑选并研究这些最严重的事件,地质学家也能开始探究模式,并寻觅共同的原因。 有愈来愈多证据显示,许多全球性灭绝事件跟海洋中的氧耗竭有关,这是温室增温的症状,而这也让现今气候变迁的影响,有了令人担忧的可能意涵。 瓜德鲁普世末灭绝事件就符合这种趋势。

「我认为坚持只有五大灭绝事件是有问题的,」理查德. 邦巴克(Richard Bambach)说,他是维吉尼亚理工大学(Virginia Tech)的海洋古生态学家、也是古生物学荣誉退休教授,他曾经是经典的塞普考斯基-劳普论文的审稿人。 若是看灭绝的百分比,二迭纪末比较接近所有生物全灭。 他说,但瓜德鲁普世末对生物多样性的影响更是糟到吓死人。

「如果你真的去看一下原始的数字,」他说,「瓜德鲁普世失去的分类群其实比二迭纪更多。 」

熔岩之流

瓜德鲁普世末期的标志是中国西南方的峨嵋山玄武岩(Emeishan Traps),那是2亿6000万年前从海洋中喷发、并漫流超过100万平方公里的熔岩流的遗迹。 这次事件释放出缕缕甲烷和二氧化碳,严重破坏气候、害死了多达60%的海洋物种,大部分都是盘古超陆(Pangea)的热带浅海水域物种。

像峨嵋山暗色岩这样的「洪流玄武岩」(flood basalt),全世界各地都有,而这些岩石显然跟五大灭绝事件有密切关系。 「这是一对一的相关,」纽约大学(New York University)的地质学家麦可. 朗皮诺(Michael Rampino)说。

但研究大规模灭绝事件的地质学家并不是一直都在寻找洪流玄武岩。 从1980年代开始,当父子档刘易斯. 阿瓦雷兹(Luis Alvarez)和华特. 阿瓦雷兹(Walter Alvarez)假设流星撞击杀死了所有非鸟类恐龙(nonavian dinosaur)之后,就有好多地质学家团队搜寻可以解释造成其他大规模灭绝事件的陨石撞击证据,却毫无所得。

什么也没找到的朗皮诺,很快就把注意力转向洪流玄武岩。 他注意到印度的德干暗色岩(Deccan Traps)形成的时间,差不多就是在希克苏鲁伯(Chicxulub)陨石撞击及白垩纪末大灭绝那个时候。 二迭纪末也有西伯利亚暗色岩(Siberian Traps)当标志,而且规模甚至还更大。

「我从拥护撞击说变成拥护火山活动说,」他说。 他过去十年的研究都聚焦在和其他大规模灭绝事件以及海洋氧气耗竭与酸化相关的洪流玄武岩上。

在1980年代要探索这样的关联是很困难的,因为当时的化石与岩石定年技术比较没那么可靠。 但这五年来,先进的放射线定年方式为地质事件提供的时间戳愈来愈正确。 铀铅锆定年法(Uranium-lead zircon dating)取代了正确性比较差的氩-氩定年法(argon-argon dating),而过去横跨数百万年的误差区间,如今缩短到只有几千年,大大提高了数据的分辨率。

有了这种新的具体性,地质学家可以有信心地说,熔岩流发生在瓜德鲁普世末的10万年内──从地质的角度来说根本就是一瞬间──跟化石纪录中的灭绝危机也刚好符合。

朗皮诺在最近发表于《历史生物学》期刊(Historical Biology)上的一篇研究中,和共同作者、南京大学的沈树忠将峨嵋山暗色岩的最新数据以及瓜德鲁普世末灭绝的生态严重性分析数据加以对照, 提出该次事件应列入六大灭绝事件。

瓜德鲁普世末的生态系变化是非常剧烈的,这个团队表示。 海洋中四处可见的巨大珊瑚与海绵礁石发生了大规模的崩溃,其他以碳酸钙制造外壳的生物也是,因为酸化的海水会溶解牠们的壳。 看起来像外星战舰、有凸缘外壳的巨大软件动物就此永远消失,另外有许多种称为菊石(ammonites)的头足动物也在此时灭绝了。

古生物学家对陆地上的伤亡了解的比较少,不过消失的物种中有一群头骨厚实、名为恐头兽(dinocephalian)的兽孔目动物(therapsid)。 这次危机之后,不会结种子的优势蕨类,也被针叶树与银杏这类会结种子的裸子植物所超越。

修正纪录

新的计算也厘清了整体化石纪录中某些物种第一次与最后一次出现的时间。 学者引用了2016年的一项研究,该研究认为,因为糟糕的定年,使得许多在瓜德鲁普世末灭绝的物种,被错误地归到二迭纪末期,让二迭纪末期灭绝的物种纪录膨胀成有95%的海洋物种灭绝,而事实上的数字应该比较接近80%。

邦巴克指出,他有一点怀疑这项研究对瓜德鲁普世末生态严重性的评估。 全球海平面在瓜德鲁普世时期降到最低点,并在灭绝事件之后再度上升,这表示被保存在岩石里面、能让古生物学家评估研究的瓜德鲁普世珊瑚礁相对来说很少。

他说,「有些生态系不见了,可能只是保存下来的纪录在质量──或是数量──方面的劣化所造成。 」在中国有一个例外,沈树忠在中国做了二迭纪各时期海洋化石的定年,并把瓜德鲁普世时期的生物群像描绘得更清楚。

话说回来,邦巴克最终还是同意朗皮诺和沈树忠的看法,觉得也该是把瓜德鲁普世列入五大灭绝事件的时候了:「这次灭绝确实跟五大灭绝事件相当。 」




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