在生物演化的“長河”中，曾經出現(xiàn)過一次“大滅絕”事件，幾乎造成了地球生物界回到原始狀態(tài)，這就是著名的“二疊紀末生命大滅絕”。但究竟是什么造成了這次大滅絕呢?

近日，中國科學技術大學肖益林教授團隊和沈延安教授團隊研究發(fā)現(xiàn)，迅速增強的大陸風化作用導致海水組成的變化是二疊紀末生命大滅絕事件的重要環(huán)境因素。

長久以來，二疊紀末生命大滅絕事件的原因一直是個謎，科學家曾提出小行星撞擊、海底可燃冰的快速分解以及大規(guī)模火山噴發(fā)等多種解釋，但具體的驅動機制和環(huán)境因素目前學界尚未形成統(tǒng)一認識。

案件重現(xiàn)

二疊紀末大滅絕 ——眾多生物“蒸發(fā)”

化石記錄表明，5.4億年以來地球上共發(fā)生了5次顯著的生命滅絕事件。其中，發(fā)生在二疊紀末的滅絕事件是最嚴重、規(guī)模最大的生命滅絕事件之一。“其滅絕過程的特征是規(guī)模大、時間短、滅絕后生命系統(tǒng)的復蘇極其緩慢。”沈延安告訴科技日報記者。

他表示，二疊紀末生命滅絕事件造成了80%以上的海洋生物的消失，比如珊瑚、三葉蟲、放射蟲;也造成了75%以上陸地生物的消失，比如陸棲的單弓類群動物和許多爬行類群動物。就滅絕物種的規(guī)模而言，比發(fā)生在大約6500萬年前的白堊紀恐龍滅絕事件更嚴重。根據(jù)最新的年齡資料顯示，二疊紀末生命滅絕雖然規(guī)模巨大，但發(fā)生的時間卻很短——僅10萬年左右的時間眾多的生命就仿佛“蒸發(fā)”了一般，陸地與海洋都陷入了死寂。

更為重要的是，由于生命系統(tǒng)在二疊紀末遭到了重創(chuàng)，因此同其他滅絕事件不同，二疊紀末生命滅絕事件之后，生命系統(tǒng)的完全恢復大約持續(xù)了500萬年。

在沈延安看來，探究這次生命大滅絕事件的原因具有重要的現(xiàn)實意義。“生命起源和演化的研究一直是自然科學的重大科學問題。研究二疊紀末生命大滅絕事件的原因使我們對過去的生命演化過程有充分的理解，講古論今，它也為我們預測未來地球環(huán)境和生命系統(tǒng)的變化提供了重要的啟示。”沈延安說。

嫌犯一

壞脾氣的大反派 ——火山爆發(fā)

有些研究人員認為，火山爆發(fā)是二疊紀末生命滅絕事件真正的“罪魁禍首”。

比如加拿大卡爾加里大學格拉斯比教授的研究小組就認為造成此次大滅絕的原因是巨型火山的爆發(fā)，他們在加拿大北極圈內的火山灰地層中發(fā)現(xiàn)了2.5億年前生命滅絕層位汞的異常富集。這個發(fā)現(xiàn)絕對是解釋二疊紀末生命大滅絕原因的有力證據(jù)。因為通常認為汞的異常富集是火山活動造成的。

他們的研究顯示，世界上最大的火山爆發(fā)，使得大氣中的氧氣含量降低，令眾多海洋和陸地生物窒息而死，火山爆發(fā)后產生的大量沉淀物和溫室氣體，引發(fā)了酸雨和全球升溫，又給當時地球上大部分物種沉重的一擊。

與此同時，中國地質大學(武漢)謝樹成團隊的研究也證明了此次生命大滅絕與火山爆發(fā)有關。通過采集、分析距今約2.52億年的生物化石及保存它們的地層，研究人員還原了這次生命大滅絕的過程：西伯利亞等地火山爆發(fā)，釋放大量二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體與有害氣體，又與超大陸聚合導致的其他因素耦合，致使地球環(huán)境惡化——全球變暖、海洋缺氧，大量生物滅絕。

嫌犯二

一箭雙雕的殺手 ——大陸風化作用

沈延安課題組也贊成是西伯利亞火成巖省的噴發(fā)誘發(fā)了此次生命滅絕，但他們指出，大規(guī)�；鹕絿姲l(fā)只是扣動了生命滅絕的扳機，而大陸風化作用，則加速了射向二疊紀生命的子彈速度。

由于二疊紀末滅絕事件同時造成了陸地和海洋生命的滅絕，因此如何聯(lián)系陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的改變與生命滅絕的關系一直是重要的科學問題。而大陸風化作用則是連接陸地與海洋的紐帶之一。

所謂風化作用是指地表或接近地表的堅硬巖石、礦物與大氣、水及生物接觸過程中產生物理、化學變化而在原地形成松散堆積物的全過程。

沈延安表示，在滅絕事件發(fā)生前夕，海水的鋰同位素組成發(fā)生了顯著降低，這一特征一直持續(xù)到早三疊世初，指示了當時快速增強的全球性大陸風化作用。

“大陸風化作用的增強將生命營養(yǎng)元素，比如磷、氮、硅等帶入海洋促使海洋的初級生產率增高和海洋的富營養(yǎng)化等，這類似于人類活動造成的現(xiàn)代近海海域和湖泊的富營養(yǎng)化過程，而這些生物和化學過程又消耗了海洋中大量的氧氣。因此，這是造成海洋缺氧的重要因素之一，而海洋的缺氧可以直接導致海洋中各種生物的大量滅亡。”沈延安說。

嫌犯三

深藏不露的奸細 ——海底可燃冰

除了上述兩種說法外，還有人認為二疊紀末生命大滅絕的“兇手”是海底可燃冰的快速分解。

海底可燃冰主要指埋藏于海底沉積物中的甲烷，由于海水的巨大壓力，它們在300—500米的深處能夠穩(wěn)定存在。但是，如果壓力突然減小，埋藏在沉積物中的甲烷就會迅速釋放到海洋和大氣中，在大約10—20年的時間內迅速轉化為二氧化碳，由此引起全球變暖，導致生物滅絕。

但是沈延安指出：“在二疊紀末期，引起‘可燃冰快速分解’的地質因素主要是海平面的突然降低。大家普遍接受的觀點認為海底可燃冰的快速分解是局部的，它可能是二疊紀末生命大滅絕的因素之一，但絕不是主導因素。”

此外，還有人認為，“天外來客”在二疊紀末生命大滅絕中扮演著“毀滅者”的角色，小行星或彗星猛烈撞擊了地球，其造成的強烈震波瞬間殺死了上千平方公里內的所有生物。但對于這理論，至今也沒能發(fā)現(xiàn)非常確鑿的地質證據(jù)。

在浩劫中逃出生天的生物

二疊紀末生命大滅絕給世界帶來的破壞是災難性的。但即便環(huán)境再險惡，仍有少數(shù)陸地和海洋物種成功活了下來。

“這些物種都是抗壓能力強、忍耐度很高的。”中科院南京地質古生物研究所沈樹忠說，“比如海豆芽，就是成功活下來的海洋生物。”從外形上看，它更像是“肥胖版”的豆芽，是世界上已發(fā)現(xiàn)生物中歷史最長的腕足類海洋生物，生活在溫帶和熱帶海域。

而存活下來的陸地生物要比海洋生物多一些，中科院南京地質古生物研究所古植物學家王軍指出，包括蕨類、石松類、有節(jié)類、銀杏類、松柏類都延續(xù)了下來。“這些延續(xù)下來的是以大類劃分的，但每個大類只有幾個種成功活下來。”比如古銀杏，那個時候的銀杏和現(xiàn)在的完全不同，“樹葉分叉很多，而且葉子和毛發(fā)的樣子差不多。”

“雖然二疊紀末生命大滅絕破壞性巨大，但是也留下了巨大的生態(tài)空間。”沈樹忠說，這也為接下來的三疊紀的陸地、海洋生物，甚至為很快出現(xiàn)的地球霸主——恐龍?zhí)峁┝松鷳B(tài)發(fā)展的機遇。