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孕育新生命,生物大灭绝并非全是祸

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2022年1月15日,南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛发生火山喷发,令人记忆犹新。因为每一次火山喷发,大量的火山灰飘浮在空中,不仅破坏生物的呼吸系统,而且还会引发地震和海啸等其他一系列的灾难。

在地球46亿年历史中,生命史约占40亿年,而漫长的生命史上也曾发生许多次生物大灭绝。近年来,科学家研究发现,生物大灭绝的原因尽管纷繁复杂,但有越来越多的证据倾向于认为,其幕后黑手大多指向地球内部活动所造成的大规模火山喷发。


五次生物大灭绝事件,都与火山喷发有关


显生宙以来发生的五次大灭绝,给生物界带来了惨重灾难。

第一次是奥陶纪末生物大灭绝,造成了灭绝属占当时属总数的60%—70%,灭绝种数高达80%。

第二次的晚泥盆世生物大灭绝,其灭绝科占当时科总数的30%,灭绝的海洋动物达70多科。

到了第三次的二叠纪末生物大灭绝,更以约陆生生物75%的科和海洋生物的90%物种的消失高居历次大灭绝的榜首。

还有第四次的三叠纪晚期生物大灭绝,有1/3的科灭绝、40%—53%的属灭绝。其中海洋生物有20%的科灭绝。

最后就是白垩纪末生物大灭绝,有26%的科、超过半数的属、75%的种在大灭绝中消失。称霸一时的恐龙以及菊石、双壳类中的固着蛤类则完全灭绝。

而这五次生物大灭绝事件,无一例外都有火山喷发的因素。尤其是二叠纪末大灭绝,西伯利亚地区曾经发生史上最大规模的地幔柱事件,持续了大约100万年,释放出超过300万立方千米的地幔物质,冷却的玄武岩洪流覆盖面积超过700万平方公里。

与此同时,峨眉山火山喷发的面积超过30万平方公里,岩浆凝结成的玄武岩一直延伸到越南北部。即便是白垩纪末包括恐龙在内的生物大灭绝事件,有著名的小行星撞击假说,但越来越多的研究表明,德干玄武岩的喷发与那次大灭绝有着时间上的高度吻合。

由此可见,火山爆发对环境造成的压力最终导致地球生态系统的崩溃与毁灭。而小行星撞击可能是灭绝事件中压垮骆驼的最后一根稻草。


提供新机遇,腾出生存空间孕育新生命


然而,整个生命史表明,生物大灭绝事件并非全是祸,旧物种灭绝为新物种的出现提供机遇,腾出了生存空间,孕育着新的生命大辐射。

20多亿年前,原核生命的大灭绝迎来了真核生命的诞生和发展;二叠纪末大灭绝彻底颠覆了古生代生态系统,却揭开了爬行动物海陆空全盛演化的帷幕;白垩纪末恐龙的灭绝,使得哺乳动物走出困境,成为新生代的王者。因此,生物大灭绝是生物演化的一种重要而特殊的推动力。

另外,生物大灭绝还磨练了生物抗灾能力,因为经历了大灾难后,总有些生物以其难以想象的顽强和忍耐力,以及独特的生存策略而幸存下来。

科学家研究发现,一些生物之所以能躲过大灭绝,与它们采取的策略和方式有着极大的关系,不同的动物往往有着其应对灾难的独门绝技,如拥有高效的代谢系统、具备固有的耐温特性、采用小型化的策略、巧遇海洋中未受影响的某个水层等“避难所”,这些无疑都为当今人类认识自然与生物的演化关系,应对新的大灭绝提供了有益的启示和借鉴。


开辟新途径,催生页岩气煤炭石油等资源


有意义的是,科学家进一步研究发现,造成生物大灭绝的火山岩浆活动,还对矿产资源的形成起到了关键性作用。

由于火山岩浆活动和海底岩浆喷发总是导致海水温度的显著升高,释放的大量二氧化碳气体使海洋酸化,致使有毒硫化氢气体泛起,最终导致海洋生物大规模灭绝,继而影响陆生生物的灭绝。而当生物灭绝事件发生后,海洋或湖泊中的藻类却获得惊人的繁衍,其生物量巨大,经埋藏后即可形成富含有机质的黑色页岩,在这种还原环境中,不仅形成油气,还形成金属矿产。

科学家研究表明,生物大灭绝与大规模的海底缺氧事件有关。2021年,中科院南京地质古生物研究所科学家对藏南喜马拉雅—特提斯区内亚来至土龙之间的黑色页岩研究显示,晚泥盆世生物大灭绝可能由缺氧事件所导致。而来自其他的研究也表明,页岩气的形成和历史上几次生物大灭绝都有着直接关联。

我国页岩气主要形成于更早的奥陶纪和志留纪,且以下志留统龙马溪组的黑色页岩为主。

总之,生物大灭绝与页岩气等能源形成的关系表明,大自然的演变往往是祸兮福所倚,福兮祸所伏。生物大灭绝固然是生命史上最悲惨的时刻,但是大灭绝也为生物界的更新与进一步演化开辟的新途径,并形成了大量新型的矿产资源,为后来诞生的人类提供了页岩气、煤炭、石油和天然气等资源,奠定了人类社会不断发展的基础和动力。