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生物大滅絕的幾個(gè)時(shí)代簡(jiǎn)介
摘要：地球上被人類(lèi)記錄過(guò)的物種大約有175萬(wàn)個(gè)，其中包括100多萬(wàn)種動(dòng)物，30多萬(wàn)種植物和10多萬(wàn)種微生物；實(shí)際上存在的物種可能達(dá)500萬(wàn)到5000萬(wàn)個(gè)；而根據(jù)古生物學(xué)家的研究，地球上可能曾經(jīng)存活過(guò)40億種生物，只不過(guò)在地球和生物圈演化過(guò)程中，由于自然或人為的原因絕大多數(shù)物種都被滅絕并出局了，尤以五次生命大滅絕為甚。本文重點(diǎn)講述五次生物大滅絕及其原因。
關(guān)鍵詞：古生物大滅絕物種生物演化
一．關(guān)于滅絕的定義：背景滅絕與集群滅絕
在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，長(zhǎng)期的穩(wěn)定期與短期的劇變期相互交替。滅絕以不同的規(guī)模出現(xiàn)。在穩(wěn)定期內(nèi)，平均新生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均滅絕率，總的平均滅絕率總是維持在一個(gè)低水平上，這種低水平絕滅被稱(chēng)作背景滅絕(backgroundextinction)；與此相對(duì)應(yīng)，在劇變期，許多生物門(mén)類(lèi)在短期內(nèi)大量滅絕，生物演化進(jìn)程突然中斷，使滅絕率突然升高，而新生率則降得很低，這種大規(guī)模的絕滅叫作集群滅絕或大絕滅(massextinction)。
A.奧陶紀(jì)—志留紀(jì)之交大滅絕
①時(shí)間：4.39億年
②簡(jiǎn)介：
當(dāng)時(shí)氣候溫和，淺海廣布，世界許多地方（包括我國(guó)大部分地方）都被淺海海水掩蓋。海生生物空前發(fā)展。在奧陶紀(jì)廣闊的海洋中，海生無(wú)脊椎動(dòng)物空前繁榮，生活著大量的各門(mén)類(lèi)無(wú)脊椎動(dòng)物。除寒武紀(jì)開(kāi)始繁盛的類(lèi)群以外，其他一些類(lèi)群還得到進(jìn)一步的發(fā)展，其中包括筆石、珊瑚、腕足、海百合、苔蘚蟲(chóng)和軟體動(dòng)物等。
筆石是奧陶紀(jì)最奇特的海洋動(dòng)物類(lèi)群，它們自早奧陶世開(kāi)始即已興盛繁育，分布廣泛。腕足動(dòng)物在這一時(shí)期奧演化迅速，大部份的類(lèi)群均已出現(xiàn)，無(wú)鉸類(lèi)、幾丁質(zhì)殼的腕足類(lèi)逐漸衰退，鈣質(zhì)殼的有鉸類(lèi)則盛極一時(shí)；鸚鵡螺進(jìn)入繁盛時(shí)期，它們身體巨大，是當(dāng)時(shí)海洋中兇猛的肉食性動(dòng)物；由于大量食肉類(lèi)鸚鵡螺類(lèi)的出現(xiàn)，為了防御，三葉蟲(chóng)在胸、尾長(zhǎng)出許多針刺，以避免食肉動(dòng)物的襲擊或吞食。珊瑚自中奧陶世開(kāi)始大量出現(xiàn)，復(fù)體的珊瑚雖說(shuō)還較原始，但已能夠形成小型的礁體。在奧陶紀(jì)晚期，約4.8億年前，首次出現(xiàn)了可靠的陸生脊椎動(dòng)物--淡水無(wú)顎魚(yú)；淡水植物據(jù)推測(cè)可能在奧陶紀(jì)也已經(jīng)出現(xiàn)。
奧陶紀(jì)末大滅絕由前、后兩幕組成，其間相隔約50萬(wàn)～100萬(wàn)年。第一
幕是生活在溫暖淺海或較深海域的許多生物都滅絕了，滅絕的屬占當(dāng)時(shí)屬總數(shù)的60％～70％，滅絕種數(shù)更高達(dá)80％。第二幕是那些在第一幕滅絕事件中幸存的較冷水域的生物又遭滅頂之災(zāi)。如腕足類(lèi)屬的滅絕率為60%，種的滅絕率可達(dá)85%。三葉蟲(chóng)類(lèi)在這次滅絕中元?dú)獯髠撕笤僖矡o(wú)法恢復(fù)前期的繁榮。
③原因：
氣候變化及其相關(guān)事件是造成這兩幕生物滅絕的主要原因。當(dāng)時(shí)在南半球(岡瓦納大陸及其邊緣)發(fā)育著廣闊的大陸冰蓋，當(dāng)冰蓋形成并達(dá)到最高峰時(shí)，全球大氣和海水溫度大幅度急劇下降，處于高緯度海域的淺、冷、高密度海水向下及向赤道方向遷移，從而產(chǎn)生了富氧和富營(yíng)養(yǎng)的冷深水流，海洋環(huán)境發(fā)生了強(qiáng)烈變化，大洋水體發(fā)生翻轉(zhuǎn)。冰蓋形成還使全球海平面大幅度下降約50～100米。同時(shí)，海水的碳、氧穩(wěn)定也發(fā)生顯著游移，水圈和大氣圈中二氧化碳含量降低，引起強(qiáng)烈的冰室效應(yīng)，使大陸冰川繼續(xù)擴(kuò)大，這些事件的綜合效應(yīng)導(dǎo)致許多生活于溫暖水域的生物滅絕。在50萬(wàn)～100萬(wàn)年的冰期內(nèi)，深海里幾乎沒(méi)有多少生物，它們主要生存于涼(冷)水域的淺海海底，繁盛的是與少量筆石、三葉蟲(chóng)相伴生存的赫南特貝腕足動(dòng)物群。隨著大陸冰川的快速消融，大氣和海水溫度迅速回升，海平面也很快回升，全球規(guī)模的海侵和缺氧事件發(fā)生了，海中有毒水體隨上升洋流侵漫到陸表海域，那些涼(冷)水域中的動(dòng)物幾乎無(wú)處藏身，只有少量屬種僥幸逃脫，幸存至志留紀(jì)，成為嶄新生物群繁衍的主力軍。
B.晚泥盆紀(jì)弗拉斯期-法門(mén)期之交大滅絕
①時(shí)間：3.67億年前
②簡(jiǎn)介：
泥盆紀(jì)古地理面貌較早古生代有了巨大的改變。表現(xiàn)為陸地面積的擴(kuò)大，陸相地層的發(fā)育，生物界的面貌也發(fā)生了巨大的變革。陸生植物、魚(yú)形動(dòng)物空前發(fā)展，兩棲動(dòng)物開(kāi)始出現(xiàn)，無(wú)脊椎動(dòng)物的成分也顯著改變。
泥盆紀(jì)是脊椎動(dòng)物飛越發(fā)展的時(shí)期，魚(yú)類(lèi)相當(dāng)繁盛，各種類(lèi)別的魚(yú)都有出現(xiàn)，故泥盆紀(jì)被稱(chēng)為“魚(yú)類(lèi)的時(shí)代”。最重要的是顯示出從總鰭類(lèi)演化而來(lái)的原始爬行動(dòng)物——四足類(lèi)（四足脊椎動(dòng)物）的出現(xiàn)。
這次滅絕歷經(jīng)兩個(gè)高峰，間隔100萬(wàn)年，古生物損失慘重。在晚泥盆世大滅絕事件中，滅絕的科占當(dāng)時(shí)科總數(shù)的30％，滅絕的海生動(dòng)物達(dá)70多科，其滅絕情況可能比陸生生物更為嚴(yán)重。這次滅絕事件的時(shí)間范圍較寬，規(guī)模較大，受影響的門(mén)類(lèi)也多。當(dāng)時(shí)淺海的珊瑚幾乎全部滅絕，深海珊瑚也部分滅絕，層孔蟲(chóng)幾乎全部消失，竹節(jié)石全部滅亡，浮游植物的滅絕率也達(dá)90％以上，腕足動(dòng)物中有三大類(lèi)滅絕。
③原因：
此次大滅絕中受影響最大的是那些生活在暖水中的物種，因此很多科學(xué)家認(rèn)為造成這次大滅絕事件的原因，是一次與奧陶紀(jì)末相似的全球變冷事件。根據(jù)這一理論，晚泥盆世的大滅絕是由岡瓦納大陸的另一次冰川作用引發(fā)的，巴西北部這一時(shí)期的沉積物中有證據(jù)支持這一假設(shè)。此期間的彗星撞擊事件曾被認(rèn)為可能是這次大滅絕的誘因。
C．二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交大滅絕
①時(shí)間：2.5億年前
②簡(jiǎn)介：
二疊紀(jì)是生物界的重要演化時(shí)期。海生無(wú)脊椎動(dòng)物中主要門(mén)類(lèi)仍是筳，珊瑚腕足類(lèi)和菊石。節(jié)肢動(dòng)物的三葉蟲(chóng)只剩下少數(shù)代表，腹足類(lèi)和雙殼類(lèi)有了新的發(fā)展。二疊紀(jì)末，四射珊瑚、橫板珊瑚、筳類(lèi)、三葉蟲(chóng)全都絕滅；腕足類(lèi)大大減少，僅存少數(shù)類(lèi)別。
脊椎動(dòng)物在二疊紀(jì)發(fā)展到了一個(gè)新階段。魚(yú)類(lèi)中的軟骨魚(yú)類(lèi)和硬骨魚(yú)類(lèi)等有了新發(fā)展。兩棲類(lèi)進(jìn)一步繁盛。爬行動(dòng)物中的杯龍類(lèi)在二疊紀(jì)有了新發(fā)展；中龍類(lèi)游泳于河流或湖泊中，以巴西和南非的中龍為代表；盤(pán)龍類(lèi)見(jiàn)于石炭紀(jì)晚期和二疊紀(jì)早期；獸孔類(lèi)則是二疊紀(jì)中、晚期和三疊紀(jì)的似哺乳爬行動(dòng)物，世界各地皆有發(fā)現(xiàn)。
二疊紀(jì)末大滅絕是規(guī)模最大的一次生物滅絕事件，海洋中的種級(jí)生物滅絕量高達(dá)96％以上，滅絕科數(shù)占當(dāng)時(shí)動(dòng)物科總數(shù)的50％左右，兩棲類(lèi)75％的科和爬行類(lèi)80％的科都滅絕了。受到影響的有許多古生代繁盛的重要生物門(mén)類(lèi)，如皺紋珊瑚、床板珊瑚、三葉蟲(chóng)、等，均遭全軍覆沒(méi);曾長(zhǎng)期統(tǒng)治淺海底域的腕足動(dòng)物，如長(zhǎng)身貝目、戟貝亞目、正形貝目全部消亡，連深水海域里的放射蟲(chóng)等也慘遭重創(chuàng)。陸生植物的厄運(yùn)不亞于海洋生物，不同氣候帶的特征植物群消亡;陸生四足動(dòng)物和兩棲動(dòng)物也滅絕大半。
這次大滅絕使得占領(lǐng)海洋近３億年的主要生物從此衰敗并消失，讓位于新生物種類(lèi)，生態(tài)系統(tǒng)也獲得了一次最徹底的更新，為恐龍類(lèi)等爬行類(lèi)動(dòng)物的進(jìn)化鋪平了道路。科學(xué)界普遍認(rèn)為，這一大滅絕是地球歷史從古生代向中生代轉(zhuǎn)折的里程碑。其他各次大滅絕所引起的海洋生物種類(lèi)的下降幅度都不及其１／６，也沒(méi)有使生物演化進(jìn)程產(chǎn)生如此重大的轉(zhuǎn)折。
③原因：
火山爆發(fā)說(shuō)：地質(zhì)研究證據(jù)顯示，二疊紀(jì)末發(fā)生過(guò)大規(guī)模火山爆發(fā)。這更是證明了當(dāng)時(shí)地球表面是有多個(gè)火山進(jìn)行大規(guī)模的爆發(fā)。短期來(lái)說(shuō)，火山爆發(fā)所釋放的大量有毒氣體會(huì)造成生物滅絕，而長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)，二氧化碳類(lèi)的氣體則會(huì)使氣候發(fā)生大變化，溫度上升，造成全球性的致命后果。但經(jīng)過(guò)計(jì)算，如此大規(guī)模的火山爆發(fā)會(huì)使地球溫度上升5℃左右，的確會(huì)毀滅很多生物，但沒(méi)有足夠能力毀滅70%的陸生物種和95%的海洋物種。
隕石撞擊說(shuō)：雖然隕石撞擊可以造成生物大毀滅，但是由于科學(xué)家至今沒(méi)有找到二疊紀(jì)末期遭到隕石撞擊的任何遺跡，因此這個(gè)猜想很難成立。但有些科學(xué)家認(rèn)為被隕石撞擊的大坑可能早以被熔巖埋沒(méi)。因此很多人還沒(méi)有放棄這個(gè)猜測(cè)。
甲烷說(shuō)：上世紀(jì)90年代中期格陵蘭發(fā)現(xiàn)了大量二疊紀(jì)的沉積巖。通過(guò)研發(fā)現(xiàn)二疊紀(jì)的大滅絕可能并非突然發(fā)生，而是經(jīng)歷了8萬(wàn)年的歷史。8萬(wàn)年的歷史中，首先被消滅的是海洋里的小部分生物，然后陸生生物受到嚴(yán)重打擊，最后則是海洋里的大部分生物滅絕。這是由于海底冰凍的甲烷逐漸釋放出碳12，導(dǎo)致海洋溫度上升5℃，這就足以導(dǎo)致生物滅絕了
一種原因不是最后的定論，這一次的大滅絕，絕對(duì)不是一個(gè)單一的原因造成的，而是多種原因共同作用的結(jié)果。
D：三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交大滅絕
①時(shí)間：2.08億年前
②簡(jiǎn)介：
三疊紀(jì)是裸子植物的興盛時(shí)代。三疊紀(jì)是古生代生物群消亡后現(xiàn)代生物群開(kāi)始形成的過(guò)渡時(shí)期。三疊紀(jì)早期植物面貌多為一些耐旱的類(lèi)型，隨著氣候由半干熱、干熱向溫濕轉(zhuǎn)變，植物趨向繁茂，低丘緩坡則分布有和現(xiàn)代相似的常綠樹(shù)，如松、蘇鐵等，而盛產(chǎn)于古生代的主要植物群幾乎全部滅絕。
雖然三疊紀(jì)末大滅絕造成的影響相對(duì)輕微，是5次大滅絕中最弱的。一些研究顯示，1/3的科是在此時(shí)期滅絕的。其中海洋生物有20％的科滅絕，陸地上大多數(shù)非恐龍類(lèi)的古蜥目、獸孔目爬行動(dòng)物和一些大型兩棲動(dòng)物都滅絕了。還有研究認(rèn)為，在三疊紀(jì)末期至少有兩次滅絕時(shí)期，相隔1200—1700萬(wàn)年。但不論是單一的大滅絕還是幾個(gè)連續(xù)稍小的滅絕，在這一時(shí)期里，牙形石類(lèi)全部滅絕，菊石、海綿動(dòng)物、頭足類(lèi)動(dòng)物、腕足動(dòng)物、昆蟲(chóng)及陸生脊椎動(dòng)物中的多個(gè)門(mén)類(lèi)，都走到了進(jìn)化的終點(diǎn)。
雖然這次大滅絕的損失相對(duì)較小，但它卻騰出了許多“生態(tài)位”，為很多新物種的產(chǎn)生提供了有利條件，恐龍就是從此開(kāi)始了它們統(tǒng)治大地的征程。
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