第四次生物大滅絕

第四次生物大滅絕

三疊紀-侏羅紀滅絕事件(Triassic–Jurassic extinction event)是五大生物集群滅絕事件之一,發生於三疊紀與侏羅紀之間,大約是1.996億年前(一說是2.14億年前)。這次滅絕事件的影響程度遍及陸地與海洋。在海洋生物中,有20%的生物消失,包含著名的牙形石。大型鱷類(如角鱷、狂齒鱷、波斯特鱷、靈鱷、楔形鱷)遭遇三疊紀早期植物面貌多為一些耐旱的類型,隨著氣候由半乾熱、乾熱向溫濕轉變遭受重創;大部分獸孔目、以及許多大型兩棲動物也滅亡。三疊紀是古生代生物群消亡後現代生物群開始形成的過渡時期,植物趨向繁茂,低丘緩坡則分佈有和現代相似的常綠樹,如松、蘇鐵等,而盛產於古生代的主要植物群(尤其是裸子植物)幾乎全部滅絕。三疊紀-侏羅紀滅絕事件使當時至少50%的物種消失。這次滅絕事件造成許多空缺的生態位,使恐龍成為了侏羅紀的優勢陸地動物。三疊紀-侏羅紀滅絕事件發生於盤古大陸分裂前,經歷時間短於一萬年。這次滅絕事件,也造成三疊紀恐龍、侏羅紀恐龍的明顯差異。

在德國圖賓根發現了一個化石地點,可觀察到明顯的三疊紀-侏羅紀界線。

基本介紹


三疊紀(Triassic period)是中生代的第一個紀。它位於二疊紀(Permian)和侏羅紀(Jurassic)之間。
始於距今2.5億年至2.03億年,延續了約5000萬年。這次物種大滅絕幫地球改變了它的面貌,從三疊紀起,陸相沉積在世界各地,尤其在中國及亞洲其它地區都有大量分佈。古氣候方面,三疊紀初期繼承了二疊紀末期乾旱的特點;到中、晚期之後,氣候向濕熱過渡,由此出現了紅色岩層含煤沉積、旱生性植物向濕熱性植物發展的現象。植物地理區也同時發生了分異。
三疊紀生物
三疊紀生物
第四次生物大滅絕
第四次生物大滅絕
距今1.95億年前的三疊紀末期,估計有76%的物種,其中主要是海洋生物在這次滅絕中消失。這一次災難並沒有特別明顯的標誌,只發現海平面下降之後又上升了,出現了大面積缺氧的海水,這樣使水中的生物缺少氧氣而死。

三疊紀時期


第四次生物大滅絕
第四次生物大滅絕
三疊紀(Triassic period),是中生代的第一個紀,爬行動物是該紀的主宰者,裸子植物也在三疊紀崛起。

滅絕具體過程


2.03億年前,地球正處於三疊紀晚期,此時的地球與現在的有很大不同:所有陸地連在一起,形成一塊超級大陸:盤古大陸(泛大陸)。但這塊超級大陸即將分裂。軟流圈的岩漿活動異常劇烈,在其中形成巨大壓力,最終岩漿噴涌而出,形成物種大滅絕,還將盤古大陸切割成兩半:勞亞古大陸和岡瓦納大陸。
那時,恐龍已經出現,但並未成為地球霸主。似哺乳爬行動物在第三次物種大滅絕中受到重創,其中的一支在約2.25億年前進化成最早的哺乳動物,其餘的則在三疊紀中期銷聲匿跡。三疊紀真正的霸主是鱷。現在的鱷只有23種,而且形態大同小異。而在三疊紀晚期,鱷的種類達到了近100種,而且形態各異:類似恐龍,行動敏捷的靈鱷、長有巨大頭部,四指垂直於地面的波斯特鱷、與角龍類似,全身長有甲片的角鱷,還有狂齒鱷、楔形鱷等鱷類。其中,波斯特鱷是頂級獵食者,狂齒鱷則與先進的鱷類一樣,在水下伏擊動物。
最早的恐龍——南十字龍,是行動敏捷的獵食者,奔跑時速超過60千米。南十字龍體長1.4米,重約40千克。它是最早的用兩足行走的脊椎動物之一。但它們不是真正的頂級捕食者,在此次災難之後才取代鱷類。
動物們悠閑地生活著,誰也沒有意識到,滅頂之災即將降臨。
這次災難的罪魁禍首是岩漿。大量岩漿由於不明原因,從美國東部以及加勒比地區噴涌而出,在地表形成一道長約2500千米,寬50米的裂縫,把盤古大陸分成兩半。
2.03億年前的一天,現今的弗洛里達州。一群真雙型齒翼龍從地面起飛,開始覓食。突然,一大股水蒸氣衝破地面,噴向高空。猝不及防的翼龍迅速被燙死,落到地面。緊接著,越來越多的人湧向高空,這預示著大災難的到來。幾天後,地面上出現了一條長2,000千米的裂縫,從弗羅里達一直延伸至中大西洋,開始噴發蒸汽,周邊的氣溫迅速升高,動物在高溫中氣喘吁吁。但這只是災難的開始。
十餘天后,蒸汽停止了噴發。但隨一聲巨響,約1800萬立方千米的岩漿開始從這道裂縫噴出。岩漿擴散的速度極快,1天就能淹沒200平方千米的地區。岩漿所到之處,一切生命都被摧毀。岩漿燒毀了大片森林,破壞了食物鏈的基礎。在全球範圍內,從植食性動物到頂級掠食者都在飢餓中艱苦地掙扎,大批動物因此滅絕。
火山噴發,同時還噴出了大量的有毒氣體。大量的二氧化碳擴散到了大氣中,遮天蔽日。火山噴發出的熱氣無法擴散,導致全球氣溫劇烈升高。全球平均溫度,從災難發生前的16攝氏度,在數百年間迅速升高至30攝氏度。這摧毀了剩餘的大部分植物,使得飢荒更加嚴重。由於有毒氣體與植物消失等因素,大氣中的含氧量也迅速下降,動物們感到呼吸困難,這也摧毀了很多動物。
災難發生約一萬年後,大氣中的含氧量下降到了10%,而大氣二氧化碳的含量卻上升至8%。呼吸功能較差的鱷類動物大多因無法適應低含氧量而滅絕。
大氣中的水蒸氣與二氧化硫發生化學反應,形成酸雨。連續數萬年的酸雨的泛濫使植物的數量進一步減少,土壤發生酸化。
災難發生10萬年後,岩漿燒毀了大片森林,只剩枯木。枯木在高溫下開始燃燒,產生了大量的有毒氣體和灰燼。數百噸的灰燼在大氣中滾動,摧毀了所到之處的大部分事物。
災難發生20萬年後,岩漿終於停止了噴發。但噴發形成的火山灰遮天蔽日,地球獲得的太陽能只有平時的50%。火山噴發形成的熱量耗盡后,地球進入了大規模的冰期中,全球平均氣溫從原先的30攝氏度迅速下降至10攝氏度。大批動物的卵因此無法孵化,很多動物因此滅絕。地球開始了十多萬年間的第一場降雪。大雪持續了數年,覆蓋了大片緯度較高地區。
30萬年過去了,冰期終於結束了,新增的滅絕因素也逐漸減少,但此時,地球上的生命跡象已幾乎消失,地球需要漫長的時間才能恢復生機。
距離中大西洋岩漿開始噴發已經過去了50萬年,剩餘的植物不斷繁衍,它們製造氧氣,使得大氣含氧量逐漸增加,二氧化硫等有毒氣體也逐漸消散。
中大西洋岩漿區滅絕事件造成當時70%的物種滅絕,還造成盤古大陸分裂。在這場浩劫中,鱷類動物遭到重創,波斯特鱷、靈鱷、楔形鱷、狂齒鱷、角鱷都滅絕了,但一些鱷卻存活到了現在。恐龍在這場災難中獲益最大,它們迅速成為地球霸主,統治了地球1.38億年,最終在第五次物種大滅絕消亡。哺乳動物的祖先大帶齒獸也頑強地活了下來,它們的後代在恐龍滅絕后統治了地球。
讓我們總結一下這場滅絕事件中的災難因素:滾燙的蒸汽、1800立方千米岩漿、二氧化硫、二氧化碳等有毒氣體、忽冷忽熱的極端氣候、連下數萬年的酸雨、極低的含氧量……這些因素疊加在一起,構成了第四次物種大滅絕—大西洋洋岩漿區滅絕事件。

研究理論


隕石撞擊

尚未發現年代位於三疊紀/侏羅紀交界的隕石坑。年代最近的加拿大曼尼古根隕石坑,形成時間早了約1200萬年。位於法國的羅什舒阿爾隕石坑,地質年代大約是2.1億年前(年代誤差200萬年),但這個侵蝕過的隕石坑,直徑約25公里,原始直徑可能約50公里,以規模來說太小。 

大規模火山爆發

長期以來,科學家一直懷疑這一事件與大約發生在相同時代的廣泛火山活動有關。從這些火山爆發中溢出的大量岩漿如今在全球四大洲都不難找到,其面積能夠覆蓋僅比澳大利亞略小一點的區域。
美國華盛頓哥倫比亞特區卡內基科學研究所的地質年代學家Terrence Blackburn指出,之前研究所使用的放射性測年技術並不足以精確測定這些火山到底是在何時爆發的。有人甚至估計,這場大滅絕在火山爆發之前便已開始了,從而意味著火山活動可能僅僅起到了一個次要的作用。
然而通過使用一種精確測年技術繪製在古代火山岩中發現的鋯石晶體的鈾同位素向鉛的放射性衰變,Blackburn及其同事已經確定了火山活動的發生可分為4個階段。通過分析來自北美洲東部的七處遺跡以及一處非洲摩洛哥遺跡的火山岩樣本,研究小組推斷,第一次以及最大規模的火山活動與三疊紀大滅絕發生在同一時間。這一研究成果發表在2013年3月22日出版的美國《科學》雜誌上。
Blackburn指出,通常在火山岩沉積物中並不會發現鋯石。然而隨著非常厚的岩漿層冷卻下來,鋯、鈾,以及其他稀土元素會在凝固火山岩內部仍處於熔融狀態的層位中聚集,從而為鋯石的結晶提供了原材料。
研究小組報告說,火山爆發的第一階段在2.0156億年前始於今天的摩洛哥地區。研究人員在被稱為溢流玄武岩的巨大火山岩沉積層的正下方發現了花粉化石以及其他與孢子類似的結構——這是一個信號,表明這一區域的生態系統是原封未動的,並且在火山運動開始之前一直正常運行。
大約在1.2萬年的時間裡,火山爆發的趨勢蔓延到今天的美國東海岸地區。Blackburn指出,在這一階段火山運動的前3萬年裡,或許可能在更短的時間間隔內,超過100萬立方千米的岩漿噴涌而出——這相當於為美國本土48個州覆蓋上一層厚度達100多米的岩漿。
研究小組指出,後來規模相對較小的火山活動分別在第一階段發生后的6萬年、27萬年,以及62萬年裡相繼出現。 

汞中毒

汞,也就是被稱為“地球上最具遺傳毒性的元素”,會在火山噴發時釋放出來,隨著噴出的物質釋放到大氣中。一段時間后,汞會返回地球表面並引發一些問題。他們發現了2億年前這種現象的證據,並將其加入導致大約40%的陸地動物和30%的海洋生物死亡的因素之中。
研究人員報道了那個時期古代蕨類突變的證據。他們同時也強調先前的研究表明,那個時期的土壤樣本與海水樣本含有過量的汞。他們表示,汞不僅僅殺死了植物,它還會導致突變,阻止植物細胞再生。這個證據暗示了汞可能在三疊紀末期大規模滅絕中扮演了主要的角色,動物可能直接死於汞中毒,也可能因為瀕死的植物而間接死於食物的匱乏。