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中國科學家發現生物大滅絕真相 成果登《科學》
(2011-11-18 10:19:35)  來源:新華報業網-揚子晚報   打印本頁

 中科院南京地質古生物研究所沈樹忠研究員

在二疊紀大滅絕后消失的大雨羊齒類化石

  在生物演化的“長河”中,曾經出現過一次“大滅絕”事件,幾乎造成了地球生物界回到原始狀態,這就是著名的“二疊紀末生物大滅絕”。究竟是什么造成了這次大滅絕?這些“謎底”不久前終于被揭開。中科院南京地質古生物研究所沈樹忠研究員及其團隊,研究發現“二疊紀末生物大滅絕”的真相。這一成果,已于近期被刊登在國際上著名的自然科學綜合期刊,美國的《科學》雜志上。

  陳孝政 朱姝

  大滅絕的幾點新發現

  開始時間 化石研究首次將時間精確至2.5228億年前

  從上世紀80年代開始,中科院南京古生物研究所就開始著手二疊紀末生物大滅絕的研究,帶頭領導這個項目的負責人是已故古生物專家金玉玕,接著好幾位研究人員也相繼加入,沈樹忠就是其中之一,他對二疊紀末大滅絕的研究已經十幾年了。

  化石是生命演化最“忠實”的記錄者,想要“還原”二疊紀大滅絕,就要找到足夠的化石。為此,沈樹忠和他的研究團隊在浙江煤山、西藏及其周邊地區20余條地質剖面開展研究。這些剖面既有海洋環境,也有陸地環境,甚至還有海陸過渡的環境。

  細致全面的工作也給專家們帶來了他們想要的:他們在浙江煤山發現了高分辨率的牙形化石帶。這種化石帶的化石長短不一,但都是相似的長方形,它們也是古生物學上用來作為劃分古生界和中生界的標準化石。研究人員還在四川的剖面上找到了火山灰的痕跡。“火山噴發形成的火山灰,沉積下來之后是可以保存的。而火山灰里的鋯石等成分可以用來測定火山噴發的時間,精度也很高。”沈樹忠說。

  此外,化石中碳同位素的變化也為大家帶來了“好消息”。生物的多樣性與二氧化碳等指標有密切關系,研究發現當時地球的碳同位素在兩萬年內出現千分之五的變化。在種種“證據”面前,“二疊紀末生物大滅絕”發生的時間終于得以首次確定2.5228億年前。

  形成原因 不是“天外來客” 是巖漿、火山、氣候共同作用

  二疊紀末生物大滅絕的原因,長期以來一直是爭論的熱點。2000年,金玉玕院士等人在《科學》上發表了論文,認為是瞬間事件導致了生物的滅絕,因為二疊紀末期發生的生物滅絕速度太快了。所以有美、日等科學家推斷當時有一顆小行星或者彗星猛烈地撞擊了地球,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……如同6500萬年前,恐龍的滅絕一樣。當時,這種觀點一度風靡一時,受到媒體和民眾的普遍關注。但隨著進一步的深入研究,真正的“兇手”逐漸浮出水面。

  “我們在大滅絕地層層位,發現了當時的樹木大都經過燃燒,證明天氣非常干燥,森林遭受大面積野火吞噬。”沈樹忠說,正是這些綿延不絕的野火,給位于赤道地區的以大雨羊齒為代表的熱帶雨林帶來災難。森林的破壞又使得地表風化加劇,地表土壤系統快速崩潰。

  那么海洋生物又是如何滅絕的呢?“之前我們說的碳同位素突然大幅度變化,說明大氣中的二氧化碳也出現劇烈變化,給生物多樣性帶來滅頂之災。”沈樹忠幫助記者“還原”了當時的環境:地下巖漿在經過長期的“平穩”之后,突然迎來了“活躍期”,大規模的活動造成了地表甲烷釋放以及火山噴發,使得大氣中二氧化碳濃度快速增加。“天氣越來越熱,海底缺氧嚴重,海洋生物們也沒能逃過這次劫難。”

  更讓人驚奇的是,通過化石研究比對發現,大滅絕速度非常快。“在上世紀80年代的時候,大家都認為滅絕應該是1000萬年完成的,但我們認為這一切不會超過20萬年。”沈樹忠告訴記者,而且海洋和陸地生物滅絕是同時的,和之前普遍認為的海洋生物滅絕快于陸地生物的理論不同。

  存活生物 “肥胖版”豆芽、毛發葉子銀杏在災難中成功“逃生”

  二疊紀大滅絕給世界帶來的破壞是災難性的,造成了95%海洋生物和75%陸地生物物種滅絕,并讓地球進入了一個長達五百萬年以上的生命“蕭條”期。但即便環境再險惡,仍有少數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。”沈樹忠說。

  “比如海豆芽,就是成功活下來的海洋生物。”沈樹忠打開一張圖,從外形上看,它更像是“肥胖版”的豆芽。沈樹忠告訴記者,它的“大名”叫舌形貝,是世界上已發現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,該所古植物學家王軍研究員告訴記者,包括蕨類、石松類、有節類、銀杏類、松柏類延續了下來。“這些延續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。”比如說古銀杏。據王軍介紹,那個時候的銀杏和現在的完全不同,“早期的樹葉分叉很多,而且葉子和毛發的樣子差不多。”

  “雖然二疊紀末大滅絕破壞性巨大,但是也留下來巨大的生態空間。”沈樹忠說,這也為接下來的三疊紀的陸地、海洋生物,甚至為很快出現的地球霸主恐龍提供了生態發展的“機遇”。

  “這次的成果并不是關于二疊紀大滅絕研究的終結,”沈樹忠說,未來和大滅絕事件相關、相近的生物事件依然是他們關注的焦點。


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