地球最早一次大灭绝发生在5.5亿年前的埃迪卡拉纪 原因是海洋中的氧气含量下降

地球最早一次大灭绝发生在5.5亿年前的埃迪卡拉纪 原因是海洋中的氧气含量下降

地球最早一次大灭绝发生在5.5亿年前的埃迪卡拉纪 原因是海洋中的氧气含量下降(斯科特·埃文斯)

(神秘的地球uux.cn)据参考消息网:英国《经济学人》周刊网站11月9日报道,大灭绝从来都是一种生活方式。地球历史上有过几次这样的现象。最著名的一次是在6600万年前的白垩纪末期,导致大多数恐龙灭绝。最严重的一次发生在2.52亿年前的二叠纪和三叠纪之间,当时80%的海洋物种和大量陆地物种都灭亡了。

但最早的一次大灭绝发生在什么时候?弗吉尼亚理工大学的斯科特·埃文斯和加利福尼亚大学里弗赛德分校的玛丽·德罗泽在《国家科学院学报》周刊上发表的一份研究报告中指出,最古老的一次大灭绝发生在5.5亿年前。这是一个特别有意思的结论,因为那是地质学上的埃迪卡拉纪,早于5.39亿年前寒武纪刚开始时的生命大爆发。

埃迪卡拉纪始于6.35亿年前。虽然现在已经确认有相当数量的动物可以追溯至埃迪卡拉纪,但许多动物与随后出现的动物毫无相似之处,尤其是,以贝壳、牙齿或骨骼的形式轻易保存坚硬部分的动物更是少之又少。这种缺失导致它们被早期古生物学家忽视——甚至现在我们也只能从当时具备完好保存环境的化石遗址中去了解它们。

埃迪卡拉纪的后半期——即大部分化石起源的那一时期——本身分为三部分:阿瓦隆时期(距今5.75亿至5.6亿年)、白海时期(距今5.6亿年至5.5亿年)和纳马时期(距今5.5亿年至5.39亿年)。化石遗址表明,这三个时期都有独特的化石组合。遗址化石还表明,纳马动物群的复杂性远不如白海动物群。为什么会这样,一直是个引起争论的问题。一些人认为,这反映了多样性的真正减少。另一些人则怀疑,化石收集遗址原始的纬度和环境上的差异以及那里的化石保存机制带来了偶然的偏差。因此,埃文斯博士和德罗泽博士决定尝试一劳永逸地弄清细节。

他们首先建立了一个包括所有已知埃迪卡拉纪动物物种的数据库,它包含诸如某种动物的体型、进食方式和可能的习性等信息——还包含它被记录的每个地方、埋藏处沉积物的性质、埋藏地点在形成时的纬度,等等。他们最终为不同分类和遗址的组合积累了307个条目。

这样他们就有能力比较属于不同时代,但来自同一古纬度、拥有相同古代环境和相同保存机制的化石遗址。这两位研究人员及其合作者得以证明,这三个时期的动物群的确不同——白海时期和纳马时期之间的变化要比阿瓦隆时期和白海时期之间的变化大得多。

为了避免争论特定标本是属于同一物种还是仅仅属于有亲缘关系的物种,他们集中分析分类学上“属”这一级的差异(比林奈分类系统中的“种”高一级)。在白海时期遗址发现的70个属中,只有14个属延续到纳马时期。换句话说,约80%的属在这两个时期之间的过渡期内消失了,这一比例堪比二叠纪与三叠纪之间的大灭绝。

这一切发生的确切原因尚不清楚。寒武纪之后的物种大灭绝被归为各种原因:小行星撞击、火山大喷发、海平面的巨大变化,甚至与地球较近的恒星爆炸。埃文斯博士和德罗泽博士推测,埃迪卡拉纪事件可能是海洋中的氧气含量下降造成的,因为生存下来的14个属都是身体有很大表面面积的动物。如果氧气稀缺,这将有助于它们吸收氧气。的确,岩石中有一些证据表明了这种(氧气含量的)波动。不过,氧气含量为何会如此突然下降仍是一个谜。(原标题:地球最早一次大灭绝发生在何时?)

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(神秘的地球uux.cn)据cnBeta:大约5.5亿年前的震旦纪是地球海洋中生命蓬勃发展的时期。形状像羽毛的Petalonamids从水中吸取营养,像蛞蝓一样的Kimberella在微生物垫上吃草,水母的祖先也刚刚开始兴风作浪。但是后来地球上80%的生命都消失了,在化石记录中没有留下任何痕迹。

现在,一项新的研究表明,这些失踪的化石指向了地球上最早的已知大规模灭绝事件。这些最早的大型复杂动物群落因全球氧气急剧减少而死亡--这一发现可能对受到人类活动威胁的现代海洋生态系统有影响。

"这代表了动物化石记录中公认的最古老的大灭绝事件,"研究的主要作者、弗吉尼亚理工大学的博士后研究员Scott Evans说。"它与所有主要的大规模灭绝事件一致,都与气候变化有关。"

动物至少已经经历了五次大规模灭绝的进化考验。有奥陶纪-硅谷纪和泥盆纪大灭绝(分别是4.4亿年和3.65亿年前),它们杀死了许多海洋生物。然后是二叠纪-三叠纪-也被称为"大灭绝"-和三叠纪-侏罗纪灭绝(分别在2.5亿年和2.1亿年前),这些灭绝影响了海洋脊椎动物和陆地动物。最近的一次大灭绝,大约在6600万年前的白垩纪末期,消灭了大约75%的植物和动物,包括非鸟类恐龙。

一段时间以来,是否应该在这个名单上再增加一次大规模灭绝,一直是古生物学家们的一个公开议题。科学家们早就知道5.5亿年前化石多样性的突然下降,但不清楚这是否是由于一个突然的大规模灭绝事件。

一个可能的解释是,早期的三叶虫--有盔甲的海洋节肢动物开始与震旦纪动物群竞争,导致后者消亡。另一个可能的解释是,震旦纪动物群继续生存,但保存这一时期化石的必要条件只存在于5.5亿年前。"人们认识到在这个时候生物群发生了变化,"埃文斯说。"但是对于原因可能是什么存在重大疑问。"

为了回答这些问题,埃文斯和他的同事汇编了一个其他研究人员以前在科学文献中描述的震旦纪化石数据库,按照地理位置、身体大小和进食方式等因素对每个条目进行分类。该小组对生活在5.5亿年前的70个动物属进行了编目,发现其中只有14个属在1000万年后仍然存在。他们注意到保存化石所需的条件没有明显的变化,也没有发现摄食模式的那种差异,这表明震旦纪动物由于与早期寒武纪动物(如三叶虫)的竞争而灭绝。

但是在这些幸存的生物中,有一个共同点:相对于体积而言,身体的表面积很大,这可以帮助动物应对低氧条件。这一观察结果,结合5.5亿年前氧气减少的地球化学证据,表明震旦纪可能已经在海洋中的低氧供应造成的大规模灭绝事件中结束。研究人员于11月7日在《美国国家科学院院刊》上在线发表了他们的发现。

"研究报告的共同作者、弗吉尼亚理工大学地质生物学教授Shuhai Xiao(在新标签中打开)说:"我们研究了选择性模式--什么灭绝了,什么幸存了,以及什么在灭绝后繁荣了。事实证明,不能应对低氧水平的生物体被选择性地清除了。"

为什么氧气水平在埃迪卡拉时代的晚期急剧下降,仍然是一个谜。埃文斯说,火山爆发、构造板块运动和小行星撞击都有可能,还有一些不太戏剧化的解释,如海洋中营养水平的变化。




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