大灭绝是进化史上的转折点——在地质时间尺度上,一些短暂的时刻极大地改变了地球生命的进程。其中一个时刻尤为突出。二叠纪-三叠纪灭绝事件,又称“大死亡”,在2.52亿年前消灭了地球上90%以上的海洋生物和75%的陆地生物。它是我们星球历史上最致命的一次大灭绝事件,其影响至今仍在现代世界的动植物中延续。
导致“大死亡”的气候和地球化学因素,与人为气候变化的效应惊人地相似。全球变暖、海洋酸化和臭氧层损耗导致了生态系统的崩溃。
从灭绝中恢复过来的生物,恢复过程十分缓慢。曾经被烧焦得面目全非的赤道地区,用了五百万年才恢复其特有的生物多样性。在这次事件发生后的至少八百万年里,全球生态系统都缺乏多样性和稳定性。
灭绝事件的幸存者数量虽少,但最终重新繁衍了地球。这些生物是我们今天所有生命的祖先。对古生物学家来说,晚二叠世大灭绝是古生代动物群和现代动物群之间的时间界限——是我们世界与一个几乎难以辨认的前身之间的一道理论边界。
精确度
直到2000年代后期,研究界在二叠纪灭绝的原因上仍存在很大分歧。一些人认为是火山活动造成的,而另一些人则认为是陨石撞击,就像灭绝恐龙的那次一样,导致了这次灭绝。
那些倾向于火山学说的人,怀疑是西伯利亚暗色岩,这是今天西伯利亚地区一片广阔的火山岩区。这一地貌是在古代超级大陆盘古大陆前所未有的火山岩活动时期形成的。
“这是我们所知的地球上规模最大的一次大陆火山事件和最大规模的灭绝事件,”亚利桑那州立大学行星科学家、教授Lindy Elkins-Tanton博士说。“当时,我们不知道是什么导致了这两件事,也不知道它们是否明确相关。”
2014年,中国和美国的研究人员取得了一项突破。研究小组从早期三叠纪地层界线和剖面(一个位于中国梅山、含有明确指向这场危机的沉积物的地点)中提取了古老的火山灰。通过分析火山灰中的铀和铅同位素,他们为这次灭绝事件确定了一个相对精确的时间:2.519亿年前,误差约7万年。
下一步是确定西伯利亚暗色岩的年代。科学家们使用相同的方法分析了该地点的样本。“这次弥漫和爆炸性的火山活动导致了灭绝,”参与该研究的Elkins-Tanton说。
从这两个日期开始,一个时间线开始浮现。古代超级大陆盘古大陆的剧烈火山活动将岩浆喷涌穿过玄武岩、煤炭和有机物层。这些岩层的燃烧产生了大量的二氧化碳以及其他温室气体和氟氯烃。
受害者与幸存者
陆地上,动植物都在赤道地区灭绝。在更远的纬度,苔藓和其他石松类植物开始统治曾经被针叶林覆盖的生态系统。我们的祖先,四足动物,大量死亡。幸存者从热带逃往两极。
与之前的几次大灭绝一样,晚二叠世对海洋生物的影响尤为严重。随着大气中的二氧化碳渗入水中,海洋变得越来越酸。同时,高温和蓝细菌的爆发消耗了溶解氧,直到所剩无几。
许多进化出用海水中提取的矿物质构建外骨骼的生物,并没有在这种海洋化学变化中幸存下来。二叠纪珊瑚礁生态系统的工程师,珊瑚(rugose and tabulate corals),完全灭绝了。庞大的外部有壳的头足类动物群,鹦鹉螺的祖先,也遭遇了同样的命运。晚二叠世也灭绝了最后的三叶虫,这是一个自奥陶纪大灭绝以来就一直在衰落的类群。
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与任何一次大灭绝一样,“大死亡”也有幸存者。在此次事件之前,蛤类腕足类动物数量众多且种类繁多,但灭绝事件消灭了它们,取而代之的是它们的近亲——双壳类软体动物。如今,双壳类动物广泛分布,而腕足类动物只剩下少数几个目。
许多研究人员推测,晚二叠世可能催生了四足动物的多样化。尽管这次灭绝事件彻底消灭了许多物种,但在早三叠世,这些生物迅速多样化并扩大了它们的分布范围。这次“辐射”演化最终产生了早期爬行动物,随后是恐龙。
绘制类比
今天导致人为全球变暖的因素,也在晚二叠世末期导致了全球生态系统的崩溃。过量的温室气体使得地球对大多数生物来说变得不宜居住。事实上,引发晚二叠世的升温可能比人为全球变暖的速率慢得多。
“这是由今天我们看到的同样温室气体造成的同一场气候变化,”Elkins-Tanton说。“它几乎终结了地球上的多细胞生命。”
然而,气候科学家预测,如果我们能足够快地减少排放,我们可以将全球变暖控制在远低于地球最大灭绝事件期间灼热地球的水平。现在还为时不晚,可以避免完全彻底的生态系统崩溃。
“变化的速度可能没有今天这么快,但它极大地改变了温度,使其成为我们可能面临的最糟糕的情况,”南加州大学地球科学教授、古生态学家David Bottjer说。“这就是为什么我们应该研究它。以了解我们气候的未来情景。”
最与晚二叠世相似的未来情景是,人类将继续燃烧化石燃料,直到剩下为数不多的幸存生物。这可能不是地球生命的终结,而是一种根本性的改变,需要数百万年才能恢复。















