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席卷我们星球的 5 次大灭绝

从奥陶纪到今天,我们可能正经历第六次大灭绝,以下是曾多次使地球生命灭绝的大灭绝事件。

作者:Gemma Tarlach
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像这张来自南非卡鲁盆地的恐龙(dinogorgon)这样的合弓纲动物,在 2.51 亿年前的二叠纪末大灭绝中几乎灭绝。来源:Jonathan Blair/National Geographic Creative

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恭喜你,你属于那 1%。也就是说,地球上 1% 未灭绝的物种:在过去大约 35 亿年的时间里,据估计曾经进化过的 40 亿个物种中,约有 99% 已经不复存在了。

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许多进化家族树因此“被砍伐”,所谓的“大灭绝”。这些事件被定义为在地质上的“弹指一挥间”——时间范围可从数千年到数百万年不等——损失了至少 75% 的物种。研究人员从仅超过半亿年的化石记录中获得了足够的数据,足以识别出五次这样的灭绝事件,而且许多科学家认为我们正处于第六次大灭绝之中。

大规模的死亡是多种灾难“完美风暴”的结果,例如海洋酸化加上陆地温度的飙升。虽然这些事件的诱因有时并不清楚,但大范围的火山活动,遍布整个区域,通常是可疑的嫌疑犯。小行星撞击引发大规模死亡的理论在很大程度上仍是猜测性的:只有一块太空岩石被确凿地与一次大灭绝联系起来。

每次大灭绝都标志着一个地质时期的结束——这就是为什么研究人员会用“白垩纪末”这样的名字来称呼它们。但并非全是坏消息:大灭绝会打破生态系统的等级制度,在真空中,幸存的物种往往会蓬勃发展,在多样性和领地方面爆炸式增长。

1. 奥陶纪末:一击即溃

三叶虫(前景)在 5.2 亿多年前开始出现,但在奥陶纪末大灭绝期间首次遭受衰退。(来源:Esteban De Armas/Alamy Stock Photo)

Esteban De Armas/Alamy Stock Photo

时间:约 4.43 亿年前

原因:在一连串打击的第一次冲击中,冰盖扩张,彻底改变了洋流,并在赤道和中纬度地区造成了严酷的气候。许多幸存下来应对第一次冲击的物种适应了它们的新世界,但却在第二次冲击中灭亡:突然融化,又一次气候变化,以及洋流的再次切换。

有多严重:约 86% 的物种和 57% 的属——下一个更高的分类单元,这可能是生物多样性损失的更好衡量标准——灭绝了。

灭绝了什么:未能存活的动物包括大多数三叶虫物种、许多珊瑚和一些腕足类动物,腕足类动物是一种坚硬的海洋无脊椎动物,今天常被误认为是蛤蜊。

繁荣了什么:海绵在奥陶纪末大灭绝之后发展良好——这是在后续大灭绝中反复出现的模式。2017 年《Current Biology》的一项研究表明,这些不起眼的海洋动物可能有助于整个生态系统的恢复。海绵稳定沉积物,为腕足类动物和其他滤食性动物创造了有利的环境。

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阅读更多: 奥陶纪末大灭绝消灭了 85% 的生命


2. 泥盆纪末:通往灭绝的漫长之路

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诸如 Dinichthys herzeri 之类的凶猛装甲鱼类,在泥盆纪末大灭绝中灭绝,这是一场漫长的生物多样性螺旋式下降。(来源:Science History Images/Alamy Stock Photo)

Science History Images/Alamy Stock Photo

时间:3.59 亿至 3.8 亿年前

原因:虽然“大灭绝”这个词可能让人联想到即时的全球性灾难,但这些事件可能需要数百万年。例如,泥盆纪末的特征是 2000 多万年的气候变化脉冲,导致生物多样性周期性突然下降,包括 Hangenberg Crisis,一些研究人员认为这是一个独立的灭绝事件。这些变化,可能源于西伯利亚显著的火山活动,导致海洋中的氧气含量下降并引起其他环境变化。

有多严重:约 75% 的物种和 35% 的属灭绝了。

灭绝了什么:令人遗憾的是,那些看起来很棒的被称为盾皮鱼类的装甲鱼类被消灭了。许多珊瑚物种和更多的三叶虫也跟着灭绝了。

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繁荣了什么:体型较小的生物受到的影响最小,特别是长度小于 1 米(约 3.3 英尺)的脊椎动物。幸存者包括四足动物,这些四肢动物正在从海洋过渡到陆地,并最终进化成爬行动物、两栖动物和哺乳动物。


阅读更多: 海洋生物在泥盆纪晚期大灭绝中灭亡


3. 二叠纪末:大灭绝

西伯利亚地区广泛的火山活动可能是化石记录中规模最大的大灭绝——二叠纪末大灭绝的主要原因。海洋酸化,大规模野火吞噬了整个生态系统。(来源:Julius Csotonyi)

Julius Csotonyi

时间:2.51 亿年前

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原因:西伯利亚的火山活动被认为是这次最严重的大灭绝的主要罪魁祸首。区域性的火山喷发喷出有毒气体并酸化了海洋。这种破坏甚至可能破坏了臭氧层,导致致命的紫外线辐射进入。2014 年的一项研究表明,这场浩劫持续了约 5 万年。

有多严重:约 96% 的物种和 56% 的属灭绝了。

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灭绝了什么:许多森林被摧毁,显然是在野火中,以至于之后没有东西可以燃烧了;研究人员在地质记录中发现了“炭层间断”。动物的灭绝包括许多两栖动物和几种合弓纲动物,合弓纲动物是一类多样的动物,包括了当时的一些顶级捕食者。

繁荣了什么:几种真菌在这次事件中幸存下来,可能是因为它们以所有未被吃掉的腐烂生物为食。许多食物链顶端的合弓纲动物的消失可能为最早的恐龙——以及第一个哺乳动物(源自一个幸存的低等合弓纲分支)——铺平了道路。


阅读更多: 二叠纪晚期大灭绝详解


4. 三叠纪末:历史几乎重演

Keichousaurus hui 在三叠纪的大部分时间里是一种常见的海洋爬行动物,但它未能活到侏罗纪。(来源:O. Louis Mazzatenta/National Geographic Creative)

O. Louis Mazzatenta/National Geographic Creative

时间:2.01 亿年前

原因:火山再次作祟,但这次不能归咎于西伯利亚。取而代之的是,在大西洋中心的一个热点地区的巨大火山喷发,又一次引发了气候灾难。这就像是二叠纪末大灭绝的回声。

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有多严重:约 80% 的物种和 47% 的属灭绝了。

灭绝了什么:对于颌锥虫(conodont)来说,这不是一个好时期。已经衰退的这种带状鱼类,以及许多爬行动物,是受打击最严重的动物。

繁荣了什么:恐龙在三叠纪末大灭绝后真正崛起,多样性爆炸式增长,它们的祖龙近亲,包括现代鳄鱼的后代——鳄形超目(crocodylomorphs)——也同样如此。


阅读更多: 恐龙为何能幸存三叠纪晚期大灭绝


5. 白垩纪末:它真的产生了影响

白垩纪末大灭绝事件导致几乎所有恐龙灭绝,包括标志性的霸王龙。只有一支现在被称为鸟类的谱系幸存下来。(来源:Mark Garlick/Science Source)

Mark Garlick/Science Source

时间:6550 万年前

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原因:白垩纪末大灭绝的原因仍在激烈争论中。没有人怀疑一块太空岩石在当时撞击了墨西哥尤卡坦半岛附近的地球。但研究人员在撞击是导致死亡的原因还是仅仅促成了死亡原因上存在分歧。印度德干高原的大规模火山活动在撞击前就已经开始,而 2 月份发表在《Science Advances》上的一项研究表明,小行星撞击和德干高原活动都与全球火山活动普遍增加同时发生。无论是什么催化剂,似乎二氧化碳的飙升和海洋氧气含量的下降之后是小行星撞击后的快速降温。

有多严重:约 76% 的物种和 40% 的属灭绝了。

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灭绝了什么:恐龙的漫长白昼终于落幕,但许多其他生物也灭绝了,比如菊石,一种拥有独特螺旋状外壳的软体动物。

繁荣了什么:哺乳动物迅速适应并利用新出现的生态位,而恐龙唯一的幸存分支——今天我们更熟知的鸟类——也同样如此。


阅读更多: 恐龙的终结:白垩纪末大灭绝


6. 第六次灭绝:现在与未来?

在 20 世纪 90 年代,古生物学家兼著名环保主义者理查德·利基(Richard Leakey)警告说,人类活动正在导致“第六次灭绝”。自从利基发表这一观点以来的几十年里,随着大量新证据的支持,更多的研究人员加入了这一想法。

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在不同的时间和世界各地,一个或另一个物种的灭绝总是会发生。这些灭绝被称为“背景速率”,在历史和化石记录中都有记载,与大规模死亡的突然“铙钹声”相比,它们就像低音量的静电噪音。确定正在发生的灭绝速率是困难的,但 2015 年《Science Advances》的一项研究,使用一系列保守估计,将目前的灭绝速度定为正常背景速率的 100 倍。

人类活动应为此负责,包括人口增长、资源消耗增加以及由化石燃料燃烧和温室气体排放引发的气候变化。

在 2017 年的《PNAS》杂志上,科学家们得出结论,仅关注物种灭绝可能低估了某个团队称为“生物灭绝”的严重性。毕竟,一个物种的全球性灭绝只是压垮骆驼的最后一根稻草。

恶性循环始于栖息地的破坏和破碎化,以及外来物种和病原体的引入。因过度捕猎或偷猎而杀死某个物种的个体也会造成损失。如果你能找到一只犀牛,随便问问它就行。所有这些活动都会随着时间的推移,导致被称为“局部灭绝”的灭绝。

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正如利基于 1995 年关于此主题的里程碑式著作中所观察到的:“智人(Homo sapiens)可能不仅是第六次灭绝的代理者,而且也可能成为其受害者之一。”

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