二叠系生物大灭绝原因和近年研究

地质1106班226宿舍二叠纪末生物大灭绝原因的猜想和近年来的研究成果二叠纪生物大灭绝即第三次生物大灭绝。Thethirdmassextinction第三次生物大灭绝发生于距今2.5亿年前的二叠纪末期，95%的海洋生物以及75%的陆地生物都在“短期”内忽然神秘消失，大量的生物“蒸发”殆尽，整个海洋、陆地都陷入死寂的状态。生物大灭绝简介腕足动物与珊瑚有严重的大量灭亡。所有的恐头兽类灭亡，仅有一属继续存活。在有孔虫门中，体型大型的纺锤虫目（Fusulinida）也仅有费伯克蜓科（Verbeekinidae）继续存活。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。受到此次灭绝事件影响最严重的生物群，是具有碳酸钙外壳的海洋无脊椎动物，尤其是吸收环境中二氧化碳以制造外壳的物种。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。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。这次灭绝事件的影响关于二叠纪-三叠纪灭绝事件的发生过程，已有多种假设，包含剧烈与缓慢的过程剧烈过程理论的成因，包含大型或多颗陨石造成的撞击事件、连续性火山爆发、或是海床急骤释放出大量甲烷水合物。缓慢过程理论的成因，包含海平面改变、缺氧、以及逐渐增加的干旱气候。原因猜想撞击事件可能是造成生物灭绝的重要原因之一。因此，科学家们尽力寻找那个时代的大型陨石坑与撞击证据。已经发现数个可能与二叠纪末灭绝事件有关的陨石坑，包含：澳洲西北外海的贝德奥高地‎、南极洲东部的威尔克斯地陨石坑。但没有可信服的证据，可证明这两个地形是由撞击产生。猜想1：天外来客由地质学家MichaelStanton在2002年提出的，他主张墨西哥湾是形成于二叠纪末期的一次撞击事件，而该撞击事件也造成了二叠纪-三叠纪灭绝事件。如果二叠纪末灭绝事件的主因是由于撞击，很有可能陨石坑已经消失于地表。地球表面有70%是海洋，所以陨石或彗星撞击海洋的机率，是撞击陆地的两倍以上。但是，地球的海洋地壳会因聚合与隐没作用而消失于地表，所以目前无法找到距今2亿年以上的海洋地壳。如果当时有非常大型的撞击事件，撞击会使该处地壳破裂、变薄，造成大量的熔岩。若灭绝事件由陨石撞击引发，可以解释在灭绝后，生物没有快速的适应演化。接近二叠纪/三叠纪交界时的全球地图。西伯利亚暗色岩火山爆发位于北方浅海的东岸。峨嵋山暗色岩火山爆发时间较早，位置在东方大型独立岛屿。猜想2：火山爆发在二叠纪的最后一期，发生两个大规模火山爆发：西伯利亚暗色岩、峨嵋山暗色岩。西伯利亚暗色岩火山爆发是地质史上已知最大规模的火山爆发之一，熔岩面积超过200万平方公里。西伯利亚暗色岩火山爆发原本被认为持续约数百万年，但近年的研究认为西伯利亚暗色岩形成于2亿5120万年前（误差值为30万年），接近二叠纪末期。峨嵋山暗色岩与西伯利亚暗色岩火山爆发，可能制造大量灰尘与酸性微粒，遮蔽照射到地表的阳光，妨碍陆地与海洋透光带的生物进行光合作用，进而遭成食物链的崩溃。大气层中的酸性微粒，最后形成酸雨降落到地表。酸雨对陆地植物、可制造碳酸钙硬壳的软体动物与浮游生物造成伤害。火山爆发也释放大量二氧化碳，形成全球暖化。大气层中的灰尘与酸性物质降落到地表之后，过量的二氧化碳持续形成温室效应。与其他火山相比，西伯利亚暗色岩更为危险。洪流玄武岩会产生大量的流动性熔岩，只会喷发少量的蒸气、碎屑进入大气层。但是，西伯利亚暗色岩火山爆发的喷出物质，似乎有20%是火山碎屑，这些火山灰与火山砾进入大气层后，会造成短时期的气候寒冷。带有玄武岩的熔岩侵入碳酸盐岩、或带有大型煤层的地区，会产生大量的二氧化碳，会在大气层的灰尘降落到地表后，造成全球暖化。温室效应该是生物灭绝过程中必然的一个过程。而诱发温室效应的原因可能是之前猜想的火山爆发，或者是陨星坠落；也可能是海床急骤释放出大量甲烷水合物；还可能是动物自身排放甲烷气体（放屁）造成的。猜想3：温室效应盆地排气通道演化和CO2及卤代烃气体释放到大气中简图(Svensenetal．2009)二叠纪末期到三叠纪早期的陆地，多为热带地区。热带的大型河流会将沉积层中有有机碳带入海洋，尤其是低纬度的邻近海盆。大量有机碳的迅速（以相对而言）释放与沉降，可能会引发间歇性的高氧/缺氧事件。猜想4：海洋缺氧西伯利亚暗色岩火山爆发产生的熔岩面积，是以往认定的两倍以上，新发现的熔岩地区，在二叠纪末时几乎是浅海。极有可能这些浅海地区蕴含甲烷水合物，而火山爆发产生的熔岩流入海床后，促使甲烷水合物的汽化。然后造成海洋大量释放二氧化碳、以及全球的碳循环系统经历长时间的重整。造成海洋缺氧，进一步加剧生物灭绝其他证据：在格陵兰东部的一个二叠纪末期海相沉积层，指出当时有明显、快速的海洋缺氧现象。而数个二叠纪末沉积层的铀/钍比例，也指出在这次灭绝事件发生时，海洋有严重的缺氧现象。缺氧事件可能导致海洋生物的大量死亡，只有栖息于海底泥层、可以进行缺氧呼吸的细菌不受影响。另有证据显示，这次海洋缺氧事件，造成海床大量释放硫化氢。海洋缺氧事件的原因，可能是长时间的全球暖化，降低赤道区与极区之间的温度梯度，进而造成温盐环流系统的缓慢，甚至停止。温盐环流系统的缓慢或停止，可能使得海洋中的含氧量减少。当原本沉浸的海床露出海平面时，会造成海退。海平面的下降会使浅海的生存区域减少，破坏当地的生态系统。浅海的可栖息地，富含食物炼下层的生物，这些生物的减少，使赖其以维生的生物竞争食物更激烈。海退与灭绝事件之间似乎有部份关联，但另有证据认为两者间没有关系，而海退会形成新的栖息地。海平面的变化，同时也导致海底沉积物的变化，并影响海水温度与盐度，进一步造成海生生物的多样性衰退。猜想5：盘古大陆的形成与海平面改变盘古大陆的形成，使得全球大部分的浅水区域消失，而浅水区域是海洋中最多生物栖息的部份。原本隔离的大陆架连接之后，使彼此独立的生态系统开始互相竞争。盘古大陆的形成，造成了单一的海洋循环系统，以及单一的大气气候系统，在盘古大陆的海岸形成季风气候，而广大的内陆则形成干旱的气候。来自海上的雨水和雾气再也无法探入内陆地区。于是二叠纪的某些区域就越来越干燥火热，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。在盘古大陆形成后，海洋生物数量减少，灭亡比例接近其他大型灭绝事件。盘古大陆的形成，似乎对陆地生物没有造成严重的变化，二叠纪晚期的兽孔目反而因此扩大生存领域、更为多样性。盘古大陆的形成，使海洋生物开始减少，但不是导致二叠纪末灭绝事件的直接原因。二叠纪末期发生的海洋缺氧事件，可能使硫酸盐还原菌成为海洋生态系统中的优势物种，包含脱硫杆菌目、脱硫弧菌目、互营杆菌目、热脱硫杆菌门，这些生物会制造大量的硫化氢，过量的硫化氢会对陆地、海洋中的动植物造成毒害，并破坏臭氧层，使生物暴露在紫外线下。在二叠纪末到三叠纪早期发现许多绿菌，它们进行不产氧光合作用，释放出硫化氢。绿菌的兴盛时期，与二叠纪末灭绝事件和事后的长期复原，时期相符。大气层中的二氧化碳增加，植物却大规模灭亡，硫化氢理论可以解释植物的大规模灭亡。二叠纪末地层中的孢子化石，多数带有不正常特征，可能是由硫化氢破坏臭氧层，大量的紫外线进入地表造成。猜想6：硫化氢二叠纪-三叠纪末灭绝事件的产生原因，可能由以上猜想连锁、交错形成，并日趋严重。西伯利亚暗色岩的火山爆发，除了产生大量的二氧化碳与甲烷，也破坏邻近地区的煤层与大陆架。接下来的全球暖化，间接导致地质历史中最严重的海洋缺氧事件。海洋的缺氧，使硫化菌等进行不产氧的化合作用生物兴起，它们释放出大量的硫化氢，改变了大气成分和气候；另一方面，盘古大陆的形成，进一步加剧了生物灭亡的速度。多重原因综合作用造成生物灭亡中科院南京地质古生物研究所沈树忠研究员和他的晚古生代科研团队在国际著名学术刊物《科学》上发表了他们的最新研究成果：二叠纪末生物大灭绝发生在2.5228亿年前，仅用了20万年，地球就进入异常的萧条期中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠研究团队与中国地质大学（武汉）赖旭龙研究团队完成的科研成果“阐明二叠-三叠纪之交生物大灭绝及其复苏模式和原因”入选2012年度“中国科学十大进展”近年来的部分研究成果沈树忠研究团队在华南、西藏、西南等地开展了海洋和陆地生态系统二叠-三叠系界线剖面研究，建立了高分辨率化石生物地层以及十万年级高精度综合年代框架，并运用最新的CONOP化石生物多样性定量统计和多种地球化学指标分析，论证了此次生物集群灭绝事件的时空模式及其与古环境演变的关系。他们的研究表明，二叠-三叠纪之交生物大灭绝事件发生的时间约在252.28±0.08百万年前，其灭绝的整个过程不超过20万年。他们并通过中国海、陆相剖面的系统对比和碳循环模拟，认为二叠纪末由于大规模地下岩浆活动造成温室气体大规模快速释放以及与火山喷发等的共同作用，使得温室效应迅速加剧，这是最终导致整个地球海陆生态系统同时在极短时间内全面崩溃的主要原因。中国地质大学（武汉）赖旭龙研究团队通过对华南地区二叠纪末至中三叠世的海相牙形石进行氧同位素分析，定量地构建了该时期赤道低纬度地区高精度古海水温度变化曲线，揭示了二叠-三叠纪之交发生的一次快速极热事件，并在此后近5百万年的时间内一直延续极端高温的过程。从而以实际数据证实了二叠纪末快速极热事件是导致这次生物大灭绝的原因，并且揭示持续高温抑制了赤道低纬度地区早三叠世生态系统的复苏由沈文杰、林杨挺、孙永革提出的“二叠一三叠纪界线事件祸合与生物灭绝”对全球海相二叠一三叠系标准剖面—浙江煤山剖面进行了系统的研究,发现海相生物灭绝界线位于黄铁矿层中部,生物灭绝线以上出现大量酸性火山碎屑,并伴随着严重的海洋缺氧沉积。煤山二叠一三叠系高分辨率地层显示：陆地大火、海洋缺氧、强烈的火山活动与海洋生物灭绝几乎同时发生,指示了它们之间紧密的成因联系中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室的朱江，张招崇提出的《大火成岩省与二叠纪两次生物灭绝关系研究进展》显生宙灭绝海洋物种与大火成岩省年龄和熔岩原始体积图(Bondetal．，2010)西伯利亚大火成岩省地质简图(Reichowetal．，2009)峨眉山大火成岩省地质简图(Ukstins-PeateandBryan，2008)蓝藻及微生物、火山活动(SC—SouthChina;GW—Gondwana)及晚二叠世—早三叠世碳酸盐岩的碳同位素组成时空分布和西伯利亚大火成岩省的同位素测年数据对比图(XieShuchengetal．，2010)生物多样性为人类提供了食物来源人类的食物几乎完全取自生物资源。据统计,人类历史上约有3000种植物被用作食物,另有7500种可食性植物,当前被人类种植的约150余种。人类所需粮食的75%仅来自7个植物物种,即小麦、稻米、玉米、马铃薯、大麦、甘薯和木薯。其中前3种提供的营养又占50%以上。人类肉食品的绝大多数来自于猪、牛、羊、鸡、鱼等驯养动物保护生物的多样性生物多样性是自然界长期演化的结果,是人类的共同财富,是人类赖以生存的最基本条件,它关系到全球环境的稳定和人类的生存与发展。保护生物的多样性,从某种意义上讲就是保护人类自己。多保护一个物种,就是为人类多留一份财富,为人类社会的可持续发展多做一份贡献。保护生物的多样性是人类共同的责任。参看文献：百度百科：=9h496LESoXRx16X0ZgSOmCyAw_FZWDVafKWdm63e5hFObiOB4onu7ihazALdhL-6I-yVeM_6u00o9J61QUcYh百度图片：