誰(shuí)是遠(yuǎn)古生物滅絕的罪魁禍?zhǔn)?/h1>
2014-09-10 07:22:44丹尼爾·羅斯曼
環(huán)球人文地理 2014年5期
丹尼爾·羅斯曼
根據(jù)現(xiàn)有的化石研究，我們可以得出這樣的結(jié)論，大約在2.52億年前，地球經(jīng)歷了一場(chǎng)浩劫，這場(chǎng)浩劫導(dǎo)致地球上90%的生物都突然滅絕。這場(chǎng)浩劫，也是迄今為止人類所知的地球上第五次物種大滅絕，同時(shí)也是規(guī)模最大的一次。
關(guān)于造成這場(chǎng)浩劫的罪魁禍?zhǔn)?，盡管世界各地零零星星地存留著供人們研究的證據(jù)，但真正的原因卻一直眾說(shuō)紛紜，要想確定真正的元兇，是一件十分棘手也飽受爭(zhēng)議的事。但是，如今隨著最近的研究進(jìn)展，越來(lái)越多的證據(jù)開(kāi)始指向這場(chǎng)浩劫的真兇——微生物。
在此之前，人們懷疑過(guò)的真兇對(duì)象很多，如隕石墜落、火山爆發(fā)或者嚴(yán)重的火災(zāi)等，但誰(shuí)也沒(méi)想到幕后黑手會(huì)是微生物。這種需要借助顯微鏡才能看到的兇手，名字叫做“甲烷八疊球菌”，是一種能夠產(chǎn)生甲烷的古生菌。大約在2.52億年前，正是這種微生物突然在海洋中大規(guī)模繁殖，然后產(chǎn)生了大量的甲烷排放到空氣中，才致使大氣和海洋的化學(xué)成分在短時(shí)間內(nèi)改變了，從而造成了生物滅絕。
根據(jù)當(dāng)時(shí)的背景，火山爆發(fā)也與這場(chǎng)浩劫有關(guān)，雖然它不是“主犯”，卻充當(dāng)了“幫兇”的角色。最新證據(jù)顯示，微生物突然爆發(fā)性增長(zhǎng)，火山活動(dòng)與此難脫干系——當(dāng)時(shí)大量的火山活動(dòng)，噴發(fā)出了大量的鎳元素和有機(jī)碳元素，為這些古生菌提供了“溫床”， 而古生菌正是利用了這些元素，迅速汲取了營(yíng)養(yǎng)，然后在海洋中大量繁殖。
研究人員的結(jié)論得到了三方面的證據(jù)支持。首先，地質(zhì)化學(xué)證據(jù)顯示，在二疊紀(jì)末的滅絕期，海洋里的二氧化碳濃度呈指數(shù)式增長(zhǎng)，也許還有可能更快。其次，遺傳學(xué)證據(jù)顯示，甲烷八疊球菌在當(dāng)時(shí)發(fā)生了變異，使其在水中能夠吸收二氧化碳，然后大量產(chǎn)生甲烷。第三，地質(zhì)沉積物顯示，鎳元素在這一時(shí)期突然大量增加。
雖然不管從哪一方面，單一的證據(jù)都難以證明遠(yuǎn)古的大滅絕時(shí)期到底發(fā)生了什么，但是綜合所有證據(jù)，將不同方面的證據(jù)串聯(lián)起來(lái)，得出的結(jié)論無(wú)疑要比單一的證據(jù)可信得多，雖然這樣還不能百分之百確定正是微生物造成了物種大滅絕，但排除掉了其他的假說(shuō)，讓這一解釋更加具有說(shuō)服力。
一些研究人員認(rèn)為，碳沉積現(xiàn)象表明大滅絕時(shí)期有什么因素引起了含碳?xì)怏w（二氧化碳或甲烷）的大量產(chǎn)生，而導(dǎo)致這種變化的，極有可能就是火山爆發(fā)，如今，西伯利亞暗色巖就是火山爆發(fā)的產(chǎn)物——西伯利亞的那次火山爆發(fā)，是地質(zhì)學(xué)上有記錄的范圍最大的一次火山爆發(fā)，這些氣體很可能就來(lái)自于那次爆發(fā)。
但是，根據(jù)麻省理工學(xué)院研究小組的計(jì)算，即便是火山爆發(fā)，其所能釋放的碳物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能造成沉積物中碳含量的劇增，更重要的是，所能觀測(cè)到的碳元素的時(shí)間變化規(guī)律，與火山爆發(fā)的時(shí)間并不吻合?；鹕奖l(fā)雖然在初期會(huì)釋放出大量的二氧化碳，但在后期會(huì)逐漸減少，而根據(jù)觀測(cè)，二氧化碳的含量在整個(gè)大滅絕時(shí)期中一直保持著快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，恰好與火山爆發(fā)的結(jié)果相反。
而除了火山爆發(fā)外，微生物恰好是能夠快速產(chǎn)生大量碳的重要角色?？茖W(xué)家們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，二疊紀(jì)末的大滅絕時(shí)期，甲烷八疊球菌與另一種微生物發(fā)生了基因轉(zhuǎn)移，而在適當(dāng)?shù)臈l件下，新獲得的基因可以幫助微生物迅速繁殖，急劇消耗海洋沉積物中的有機(jī)碳化合物，從而迅速制造出大量的甲烷。這說(shuō)明在這一時(shí)期，微生物的快速擴(kuò)張才是造成碳物質(zhì)快速增長(zhǎng)的原因。
但還有一個(gè)問(wèn)題是，微生物的大量繁殖，需要足夠多的礦物營(yíng)養(yǎng)來(lái)支持，對(duì)于這種特殊的微生物來(lái)說(shuō)，限制它們繁殖的礦物營(yíng)養(yǎng)就是鎳。不過(guò)，這顯然不是什么問(wèn)題，中國(guó)的一份對(duì)遠(yuǎn)古時(shí)代沉積物的最新分析顯示，鎳元素在西伯利亞火山噴發(fā)后急劇增加（世界上最大的幾個(gè)鎳礦就形成于這次火山噴發(fā)），這為甲烷八疊球菌快速增長(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。
最后的結(jié)果是，甲烷八疊球菌的大范圍快速繁殖，造成了甲烷爆發(fā)，導(dǎo)致大氣溫度突然急劇上升以及海水迅速酸化，造成在二疊紀(jì)末的生物大滅絕。這一點(diǎn)，與如今全球氣候變暖的預(yù)測(cè)非常類似。
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關(guān)于造成這場(chǎng)浩劫的罪魁禍?zhǔn)?，盡管世界各地零零星星地存留著供人們研究的證據(jù)，但真正的原因卻一直眾說(shuō)紛紜，要想確定真正的元兇，是一件十分棘手也飽受爭(zhēng)議的事。但是，如今隨著最近的研究進(jìn)展，越來(lái)越多的證據(jù)開(kāi)始指向這場(chǎng)浩劫的真兇——微生物。
在此之前，人們懷疑過(guò)的真兇對(duì)象很多，如隕石墜落、火山爆發(fā)或者嚴(yán)重的火災(zāi)等，但誰(shuí)也沒(méi)想到幕后黑手會(huì)是微生物。這種需要借助顯微鏡才能看到的兇手，名字叫做“甲烷八疊球菌”，是一種能夠產(chǎn)生甲烷的古生菌。大約在2.52億年前，正是這種微生物突然在海洋中大規(guī)模繁殖，然后產(chǎn)生了大量的甲烷排放到空氣中，才致使大氣和海洋的化學(xué)成分在短時(shí)間內(nèi)改變了，從而造成了生物滅絕。
根據(jù)當(dāng)時(shí)的背景，火山爆發(fā)也與這場(chǎng)浩劫有關(guān)，雖然它不是“主犯”，卻充當(dāng)了“幫兇”的角色。最新證據(jù)顯示，微生物突然爆發(fā)性增長(zhǎng)，火山活動(dòng)與此難脫干系——當(dāng)時(shí)大量的火山活動(dòng)，噴發(fā)出了大量的鎳元素和有機(jī)碳元素，為這些古生菌提供了“溫床”， 而古生菌正是利用了這些元素，迅速汲取了營(yíng)養(yǎng)，然后在海洋中大量繁殖。
研究人員的結(jié)論得到了三方面的證據(jù)支持。首先，地質(zhì)化學(xué)證據(jù)顯示，在二疊紀(jì)末的滅絕期，海洋里的二氧化碳濃度呈指數(shù)式增長(zhǎng)，也許還有可能更快。其次，遺傳學(xué)證據(jù)顯示，甲烷八疊球菌在當(dāng)時(shí)發(fā)生了變異，使其在水中能夠吸收二氧化碳，然后大量產(chǎn)生甲烷。第三，地質(zhì)沉積物顯示，鎳元素在這一時(shí)期突然大量增加。
雖然不管從哪一方面，單一的證據(jù)都難以證明遠(yuǎn)古的大滅絕時(shí)期到底發(fā)生了什么，但是綜合所有證據(jù)，將不同方面的證據(jù)串聯(lián)起來(lái)，得出的結(jié)論無(wú)疑要比單一的證據(jù)可信得多，雖然這樣還不能百分之百確定正是微生物造成了物種大滅絕，但排除掉了其他的假說(shuō)，讓這一解釋更加具有說(shuō)服力。
一些研究人員認(rèn)為，碳沉積現(xiàn)象表明大滅絕時(shí)期有什么因素引起了含碳?xì)怏w（二氧化碳或甲烷）的大量產(chǎn)生，而導(dǎo)致這種變化的，極有可能就是火山爆發(fā)，如今，西伯利亞暗色巖就是火山爆發(fā)的產(chǎn)物——西伯利亞的那次火山爆發(fā)，是地質(zhì)學(xué)上有記錄的范圍最大的一次火山爆發(fā)，這些氣體很可能就來(lái)自于那次爆發(fā)。
但是，根據(jù)麻省理工學(xué)院研究小組的計(jì)算，即便是火山爆發(fā)，其所能釋放的碳物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能造成沉積物中碳含量的劇增，更重要的是，所能觀測(cè)到的碳元素的時(shí)間變化規(guī)律，與火山爆發(fā)的時(shí)間并不吻合?；鹕奖l(fā)雖然在初期會(huì)釋放出大量的二氧化碳，但在后期會(huì)逐漸減少，而根據(jù)觀測(cè)，二氧化碳的含量在整個(gè)大滅絕時(shí)期中一直保持著快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，恰好與火山爆發(fā)的結(jié)果相反。
而除了火山爆發(fā)外，微生物恰好是能夠快速產(chǎn)生大量碳的重要角色?？茖W(xué)家們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，二疊紀(jì)末的大滅絕時(shí)期，甲烷八疊球菌與另一種微生物發(fā)生了基因轉(zhuǎn)移，而在適當(dāng)?shù)臈l件下，新獲得的基因可以幫助微生物迅速繁殖，急劇消耗海洋沉積物中的有機(jī)碳化合物，從而迅速制造出大量的甲烷。這說(shuō)明在這一時(shí)期，微生物的快速擴(kuò)張才是造成碳物質(zhì)快速增長(zhǎng)的原因。
但還有一個(gè)問(wèn)題是，微生物的大量繁殖，需要足夠多的礦物營(yíng)養(yǎng)來(lái)支持，對(duì)于這種特殊的微生物來(lái)說(shuō)，限制它們繁殖的礦物營(yíng)養(yǎng)就是鎳。不過(guò)，這顯然不是什么問(wèn)題，中國(guó)的一份對(duì)遠(yuǎn)古時(shí)代沉積物的最新分析顯示，鎳元素在西伯利亞火山噴發(fā)后急劇增加（世界上最大的幾個(gè)鎳礦就形成于這次火山噴發(fā)），這為甲烷八疊球菌快速增長(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。
最后的結(jié)果是，甲烷八疊球菌的大范圍快速繁殖，造成了甲烷爆發(fā)，導(dǎo)致大氣溫度突然急劇上升以及海水迅速酸化，造成在二疊紀(jì)末的生物大滅絕。這一點(diǎn)，與如今全球氣候變暖的預(yù)測(cè)非常類似。
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