大約在46億年前地球形成時,它只是一顆熾熱而荒蕪的行星,經(jīng)過數(shù)億年的冷卻和圈層分異,才開始出現(xiàn)適合生命發(fā)生的大氣圈、水圈和巖石圈。地球提供了僅有的能夠維持已知生命進(jìn)化的環(huán)境。大約38億年前,最早的生命在地球上出現(xiàn),它們是單細(xì)胞的原核生物——細(xì)菌和古菌。36億年前,海洋中開始有了生命的活動。出現(xiàn)最原始的原核細(xì)胞生物——菌類和藍(lán)綠藻 。32—29億年前能起光合作用的藻類開始繁殖,開始消耗二氧化碳,產(chǎn)生出氧氣大約到27億年前,游離氧在海洋中出現(xiàn)。綠色植物的大量繁殖,更加快了大氣和海洋環(huán)境的變化,使其有利于高等喜氧生物的發(fā)展。
生物絕滅是某些生物類別在地質(zhì)歷史上消失的現(xiàn)象稱為滅絕(extinction)。各地質(zhì)時期都有生物滅絕事件發(fā)生,通常表現(xiàn)為屬種滅絕,其滅率絕較低,這種現(xiàn)象稱為背景滅絕(background extinction)或正常滅絕。但在地質(zhì)歷史的各個階段又發(fā)生特別集中的滅絕事件,稱為集群滅絕(mass extinction)。自寒武紀(jì)以來,重大集群滅絕有5次,分別發(fā)生在奧陶紀(jì)—志留紀(jì)之交、晚泥盆世弗拉斯期—法門期之交、二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交、三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交和白堊紀(jì)—第三紀(jì)之交。
蒙古國中戈壁火焰崖恐龍化石遺址
絕滅是各種災(zāi)害共同影響的結(jié)果??茖W(xué)家一直在研究絕滅的起因和規(guī)律,并提出了多種解釋,比如隕星撞擊、宇宙射線變強(qiáng)、火山噴發(fā)、氣候變化、大氣成分變化、海洋鹽度變化、地磁變化等。這些觀點(diǎn)雖然聽起來各不相關(guān),但大致可以分成兩部分,也就是來自地球內(nèi)(地內(nèi)事件)和地球外(地外事件)的影響。
引起大絕滅的外因:生物與地球的不協(xié)調(diào)演化——環(huán)境惡化,包括火山爆發(fā)事件、海水進(jìn)退事件、銥等元素異常與撞擊事件、碳氧穩(wěn)定同位素異常事件、稀土元素異常事件、缺氧事件等。
本文作者等在蒙古國中戈壁火焰崖恐龍化石遺址考察
蒙古國中戈壁火焰崖恐龍化石遺址
南非巴伯頓瑪空瓦山脈(Barberton Makhonjwa Mountains)位于南非東北部,面積占巴伯頓綠巖帶的40%,這里世界上最古老的地質(zhì)構(gòu)造之一。巴伯頓瑪空瓦山脈代表了歷史上保存最完好的火山巖和沉積巖的序列,其歷史可追溯至36億年至32.5億年,當(dāng)時第一塊大陸開始在原始地球上形成。隕石撞擊后形成的降落角礫巖(fallback breccias),這些角礫巖被認(rèn)為是“大爆炸”(Great Bombardment)(4.6—3.8億年前)之后的隕石撞擊造成的。巴伯頓瑪空瓦山脈是大陸地殼作用過程和早期生命生存環(huán)境的多樣化信息庫,展示出地球上最古老的地表巖石。
地層刨面
2014年4月,一項新的研究揭示出約32.6億年前那次撞擊事件的力量和規(guī)模??茖W(xué)家認(rèn)為那次小行星撞擊形成了南非巴伯頓綠巖帶地區(qū)的地質(zhì)特征??茖W(xué)家表示在該地區(qū)附近發(fā)現(xiàn)最大的小行星撞擊事件證據(jù)。2019年5月,科學(xué)家在這一地區(qū)33億年前的火山巖中發(fā)現(xiàn)地外有機(jī)物(extraterrestrial organic materials)。因此,這里也被稱為“地球生命的發(fā)源地”。
南非的弗里德堡隕石坑(Vredefort Dome)可以追溯到20.23億年前,是迄今為止地球上發(fā)現(xiàn)的最古老的隕石坑。它的半徑為190千米,也是面積最大和撞擊最深的隕石坑。隕石坑是行星、衛(wèi)星、小行星或其他天體表面通過隕石撞擊而形成的環(huán)形的凹坑。弗里德堡隕石坑證明了已知的世界上最大的能量釋放事件,它具有毀滅性的全球影響,根據(jù)一些科學(xué)家的說法,包括重大的進(jìn)化變化。它提供了地球地質(zhì)歷史的重要證據(jù),對理解地球的演化至關(guān)重要。
最初人們一直將這個坑看作是古老的火山口,后來科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),坑里面石頭中的礦物質(zhì)成分與火山巖不同,并且證實了它是地球之外的星體撞擊地球后產(chǎn)生的。據(jù)研究,弗里德堡隕石坑的形成可能是一顆直徑為10公里的彗星或者某個行星撞擊形成的,能量相當(dāng)于歷史上所爆當(dāng)量最大原子彈的10倍以上,撞擊時的速度為每小時4萬至25萬公里之間。21億年前的地球生命由微生物構(gòu)成,因此沒有造成類似物種滅絕的災(zāi)難。
地層層理
第一次生物大滅絕
時間:發(fā)生于奧陶紀(jì)末期,距今4.4億年前。
規(guī)模:III級。
事件:導(dǎo)致大約85%的物種絕滅。第一次物種大滅絕又稱奧陶紀(jì)大滅絕。4.4億年前的奧陶紀(jì)末期約85%的物種滅亡,腕足和苔蘚蟲1/3的科消失了:牙形刺、三葉蟲、筆石中的很多種類也滅絕了,造礁生物受到了沉重打擊??偤陀谐^100個科在這次事件中消失。
第二次生物大滅絕
時間:3.7億年前的泥盆紀(jì)末期。
規(guī)模:IV級。
事件:海洋生物遭受了滅頂之災(zāi),主要是海生無脊椎動物。受影響最大的是造礁生物,如層孔蟲、四射珊瑚、床板珊瑚等。腕足、三葉蟲、牙形刺、疑源類、無頜類和盾皮魚類同時也受到影響。
第三次生物大滅絕
時間:2.5億年前的二疊紀(jì)末期。
規(guī)模:I級。
事件:導(dǎo)致超過96%的地球生物滅絕,這次大滅絕使得占領(lǐng)海洋近3億年的從此衰敗并消失,90%的海洋生物和70%的陸地脊椎動物滅絕。
二疊紀(jì)的植物化石
距今約2.5億年前的二疊紀(jì)(Permian)末生物大滅絕,是地球生命歷史中最具災(zāi)難性的生物滅絕事件,造成90%以上的海洋生物和約75%的陸地生物滅絕。這次絕滅事件其實相當(dāng)復(fù)雜,因為其中至少包含兩個跨度數(shù)百萬年的滅絕時期。海洋生物受影響嚴(yán)重,而昆蟲也經(jīng)歷了它們歷史上唯一一次大滅絕。小行星撞擊、火山噴發(fā)、大規(guī)模甲烷釋放、氧含量降低、海平面變動等諸多原因綜合在一起,導(dǎo)致了這次滅絕事件。近年來, 大量研究表明, 二疊紀(jì)末的生物大滅絕是一次全球范圍的突發(fā)性災(zāi)變事件。
二疊紀(jì)的植物化石
第四次生物大滅絕
時間:1.95億年前的三疊紀(jì)末期
規(guī)模:V級。
事件:發(fā)生了第四次生物大滅絕,爬行類動物遭遇重創(chuàng),76%的物種,主要是海洋生物滅絕。
三疊紀(jì)(Triassic)是中生代的第一紀(jì),位于二疊紀(jì)(Permian)和侏羅紀(jì)(Jurassic)之間,爬行動物和裸子植物崛起。
第五次生物大滅絕
時間:6500萬年前的白堊紀(jì)末期。
規(guī)模:II級。
事件:三疊紀(jì)晚期以來長期統(tǒng)治地球的恐龍整體滅絕,80%的物種滅絕,包括恐龍、翼龍、魚龍等海洋爬行動物,海洋中的菊石類也一同消失。
最著名的一次大滅絕事件發(fā)生在大約6500萬年前,導(dǎo)致了恐龍的滅絕。這次大滅絕被稱為白堊紀(jì)-第三紀(jì)(白堊紀(jì)-古近紀(jì))滅絕事件,科學(xué)家認(rèn)為,該事件是在一顆巨大的小行星撞擊地球之后發(fā)生的,恐龍并不是這次事件的唯一受害者,當(dāng)時地球上近50%的生命形式也遭到了滅頂之災(zāi)。白堊紀(jì)-第三紀(jì)滅絕事件, 是科和屬一級的生物滅絕率最低的一次事件。
恐龍化石
據(jù)生物學(xué)家推測,只有16% 的海洋動物科和47% 的屬滅絕。這次大絕滅造成了17%的科、50%的屬和75%的物種絕滅。由于這次大滅絕導(dǎo)致恐龍滅絕和哺乳動物崛起,而廣為人所熟知。雖然這次大滅絕是最有名的,但卻不是最嚴(yán)重的。但由于白堊紀(jì)生物大滅絕標(biāo)志著“恐龍時代”以及中生代的終結(jié), 它成為公眾心目中最著名的生物滅絕事件。在海洋里,除海龜以外的所有海洋爬行動物、菊石都消失了;在陸地上,恐龍全部滅絕了。上述動物的絕滅為哺乳動物的發(fā)展騰出了空間,地球歷史由此進(jìn)入哺乳動物時代。
原地埋藏的恐龍骨骼化石
這次災(zāi)難來自于地外空間和火山噴發(fā),在白堊紀(jì)末期發(fā)生的一次或多次隕星雨造成了全球生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。撞擊使大量的氣體和灰塵進(jìn)入大氣層,以至于陽光不能穿透,全球溫度急劇下降,黑云遮蔽地球長達(dá)數(shù)年之久,植物不能從陽光中獲得能量,海洋中的藻類和成片的森林逐漸死亡,食物鏈的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)被破壞,大批的動物因饑餓而死,其中就包括陸地的霸主恐龍。
恐龍化石
盡管白堊紀(jì)-第三紀(jì)滅絕事件生物大滅絕(又稱K-T滅絕事件)最廣為人知,因為恐龍就是當(dāng)時滅絕的,但在地球歷史上發(fā)生過的一系列的生物大滅絕事件中,有的比K-T滅絕事件更具有毀滅性。所謂生物大滅絕,指的是一大批生物物種同時,或者在很短的時間內(nèi)突然死亡、消失。最嚴(yán)重的一次大滅絕發(fā)生在二疊紀(jì)晚期,當(dāng)時96%的生物消失了。這里歷數(shù)的五次大滅絕事件,每次都?xì)缌酥辽僖话氲奈锓N,而在地球歷史上,小規(guī)模的滅絕事件更是經(jīng)常發(fā)生。
恐龍等生物化石
中生代—新生代之交或白堊紀(jì)—第三紀(jì)之交的生物大滅絕與宇宙事件(地外事件)有關(guān)。宇宙事件是隕擊、慧擊、超新星爆發(fā)及小行星撞擊地球等事件的總稱。滅絕是各種災(zāi)害共同影響的結(jié)果。科學(xué)家一直在研究滅絕的起因和規(guī)律,并提出了多種解釋,比如隕星撞擊、宇宙射線變強(qiáng)、火山噴發(fā)、氣候變化、大氣成分變化、海洋鹽度變化、地磁變化等。這些觀點(diǎn)雖然聽起來各不相同,但大致可以分成兩部分,也就是來自地球內(nèi)和地球外的影響。
丹麥的斯泰溫斯-克林特(Stevns Klint)是丹麥東部西蘭島上的一處陡峭的斷崖,占地約50公頃,包括15千米長的海岸線和高達(dá)41米的含化石懸崖。提供了??颂K魯伯隕石(Chicxulub meteorite)撞擊地球的特殊證據(jù),該隕石在大約6500萬年前的白堊紀(jì)末期撞擊地球。研究人員認(rèn)為,這導(dǎo)致了有史以來最顯著的物種大滅絕,導(dǎo)致地球上超過50%的生物絕滅。這個遺址保存著隕石撞擊形成的火山灰云的記錄——確切的地點(diǎn)位于墨西哥尤卡坦半島海岸附近的海底。一個特殊的化石記錄在這個地點(diǎn)是可見的,顯示了動物群和微體動物群的完整演替,記錄了生物大滅絕后的復(fù)蘇過程。
這一崎嶇不平的海岸保護(hù)區(qū)包括潮間帶懸崖和相鄰的已建隧道和廢棄的采石場,出露白堊系和第三系。白堊系上白堊統(tǒng)沉積通常富含大型化石,代表著高度多樣的海底動物群。在斯泰溫斯-克林特出露的沉積巖中發(fā)現(xiàn)了450多種大型化石和數(shù)百種超微化石。隕石撞擊對地球?qū)е律锛航^滅就發(fā)生在白堊系和第三系(Cretaceous/Tertiary)之間界限。邊界清晰可見,白堊系軟白堊巖與上覆堅硬的第三系石灰?guī)r分開。
界限粘土層(boundary clay layer),通常厚達(dá)10厘米,但在懸崖北面的一個地方,其界限粘土層厚度可達(dá)30厘米左右。這一層銥元素的高異常清楚顯示了這一時間段是處于白堊紀(jì)與第三紀(jì)的過渡期。界限粘土層中的微量元素銥的高含量與隕石撞擊對地球有關(guān)。在這一邊界,白堊紀(jì)有超過一半的物種滅絕,包括陸生恐龍和大型海洋生物爬行動物。這個特別的邊界層很容易辨認(rèn)出來。這場生物大滅絕發(fā)生在大約6500萬年前。
斯泰溫斯-克林特是隕石撞擊地球的特殊例證,證明了隕石撞擊對地球?qū)ι锏挠绊?,為白堊紀(jì)末期的希克蘇魯伯隕石撞擊提供了證據(jù)?,F(xiàn)代科學(xué)家普遍認(rèn)為,這種撞擊導(dǎo)致了恐龍時代的終結(jié),并導(dǎo)致地球上超過50%的生命滅絕。這是地球歷史上最新的一次大滅絕。斯泰溫斯-克林特在過去、現(xiàn)在和未來對科學(xué)的貢獻(xiàn)方面具有非常重要的意義,特別是在白堊系和第三系界限的定義和解釋方面。
地層層理
綜上所述,6億年前,多細(xì)胞生物在地球上誕生,迄今為止,物種大滅絕現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)生過5次。第一次發(fā)生在距今4.4億年前的奧陶紀(jì)末期,大約有85%的物種滅絕。第二次發(fā)生在3.65億年前的泥盆紀(jì)后期,海洋生物遭受重創(chuàng),發(fā)生在距今2.5億年前的第三次物種大絕滅是地球史上最嚴(yán)重的一次,有96%的地球物種滅絕了,第四次發(fā)生在1.85億年前,80%的爬行動物滅絕了,第五次發(fā)生在6500萬年前的白堊紀(jì),統(tǒng)治地球達(dá)1.6億年的恐龍滅絕了。
根據(jù)前5次的經(jīng)驗,科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),每次物種滅絕都會造成整科、整目甚至整綱生物短時間內(nèi)從地球上集群性消失。而現(xiàn)在,人類對自然的過度開采導(dǎo)致動植物生存環(huán)境被破壞,因此,物種正在以比過去快千倍的速度滅絕,人類正在面臨第六次物種大滅絕。
在恐龍化石遺址考察
地球上正在發(fā)生的第六次生物大滅絕
歷史上的傳染病
歷史上的傳染病,包括黑死?。˙lack Death)、埃博拉病毒(Ebola virus)和重癥急性呼吸綜合征(severe acute respiratory syndrome),也稱傳染性非典型肺炎(SARS)等對人類都構(gòu)成的極大的威脅,尤其是目前正在發(fā)生的全球疫情——新冠肺炎(COVID-19)。
目前正在發(fā)生的全球疫情——新冠肺炎(COVID-19),據(jù)世界衛(wèi)生組織2022年8月19日公布的最新數(shù)據(jù)顯示,全球累計新冠確診病例達(dá)591683619例;死亡病例達(dá)到6443306例。
人類的活動
第五次生物大滅絕之后,地球上唯一的智慧生命人數(shù)誕生了,而人類的誕生給地球帶來了很多未知的變化。人類活動對地球生態(tài)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他生物。尤其是數(shù)百年前進(jìn)入科技時代之后,工業(yè)的快速發(fā)展更是加劇了生態(tài)的不斷惡化。人類進(jìn)入科技時代之后,雖然各方面都有了很大的進(jìn)步,也成功飛出地球開始探索宇宙,但人類對地球的破壞也越來越大了。尤其是對地球大氣層的破壞,人類濫砍濫伐,汽車、飛機(jī)和化工廠每天都會排出各種各樣的廢氣,導(dǎo)致大氣層里面的溫室氣體越來越多。人類的活動對于地球所帶來的變化是比較大的,隨著人口的膨脹和人類社會的發(fā)展,地球在“飽和”的生物環(huán)境下逐漸遭受到破壞,因此,地球的第六次物種大滅絕或許一直在進(jìn)行中。
空氣污染
世界衛(wèi)生組織指出:全球每10個人就有9人呼吸著被污染的空氣??諝馕廴久磕陮?dǎo)致700萬人死亡,其中400萬人死于室內(nèi)空氣污染。主要污染物包括顆粒物,即主要由燃料燃燒產(chǎn)生的固體和液滴混合物;道路交通產(chǎn)生的二氧化氮;陽光與工業(yè)設(shè)施和車輛排放的污染物發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的地面臭氧;以及燃燒煤等化石燃料產(chǎn)生的無形氣體二氧化硫。微觀污染物PM2.5非常微小,它可以穿過我們身體的許多層保護(hù),如粘膜和其他屏障,進(jìn)而損害我們的肺、心臟和大腦。
化石遺址
如果人類還是毫無節(jié)制地排放二氧化碳,也沒有做出任何保護(hù)地球環(huán)境的措施,那么當(dāng)?shù)厍虻臍鉁厣?攝氏度之后,地球的生態(tài)系統(tǒng)就會徹底崩潰,冰川將完全融化成水。到了那個時候,陸地變成沙漠,臨海地區(qū)被海水淹沒,地球上原本的生物將無法存活下去,大部分生物都會迎來滅絕的結(jié)局。據(jù)資料。自人類出現(xiàn)以來,由于人類的干擾,生物滅絕的速度比之前快了差不多1千倍左右,甚至有科學(xué)家預(yù)測到本世紀(jì)末,我們地球上將有1/6左右的物種或?qū)缃^。
氣候變化
專家們的研究表明,進(jìn)入2021年后,我們對氣候的變化感知尤為突出,5月份北極圈迎來了百年罕見的高溫天氣,溫度飆升至30攝氏度,此外,相關(guān)數(shù)據(jù)表明同樣被高溫襲擊的還有北美的加拿大和美國內(nèi)華達(dá),在美國西部,最高溫度能達(dá)到83攝氏度,近5000萬民眾的生活受到影響,熱死的人多達(dá)600,這種現(xiàn)象堪稱史無前例。
數(shù)據(jù)顯示,100年以來地球的平均氣溫已經(jīng)升高了0.6攝氏度,作為地球天然空調(diào)的南北兩極的冰川融化速度越來越快,一直生活在北冰洋的北極熊,正在面臨物種滅絕的險境,而這些現(xiàn)象都是地球溫度變高之后出現(xiàn)的。近些年來,全球的生物種群在大規(guī)模的減少,加上氣候巨變,地球持續(xù)變暖,引發(fā)的氣候現(xiàn)象越來越嚴(yán)峻,所以很多科學(xué)家認(rèn)為我們?nèi)祟愓谶M(jìn)入到第六次生物大滅絕之中,或者是可能已經(jīng)在第六次生物大滅絕過程之中了。
本文作者在博物館
此外,專家還表示,如果不能通過政策和技術(shù)等手段對二氧化碳排放進(jìn)行嚴(yán)格控制,碳循環(huán)將進(jìn)入一個不穩(wěn)定的邊界,并以一種難以預(yù)測的方式運(yùn)行,而以往的歷史告訴我們,這種行為將導(dǎo)致大規(guī)模物種滅絕。二氧化碳等溫室氣體的吸熱性是非常強(qiáng)的,氣體濃度越高,地球的溫度也會變得更高。依據(jù)大量的事實表明,有關(guān)專家學(xué)者推測,到了2050年左右,地球上25%到50%左右的物種都會面臨著滅絕的危機(jī),動物的滅絕給地球的生態(tài)環(huán)境所帶來的影響是巨大的。
2022年,全球面臨的氣候問題可以說相當(dāng)嚴(yán)峻,高溫在全球表現(xiàn)得非常突出。地球的氣候變化越來越極端化了,這種趨勢變得越來越嚴(yán)重,對地球上的生物和人類的生命構(gòu)成了巨大威脅。這說明人類面臨的氣候問題已經(jīng)是非常嚴(yán)峻了。
人口劇增
到目前為止全世界人口已經(jīng)達(dá)到了新人的78億,預(yù)計到2050年時將達(dá)到100億左右,而人口數(shù)量激增的背后則意味著我們將面臨食物不足等問題,屆時可能有7億人挨餓,超過10億人營養(yǎng)不良,而且各種傳染病的風(fēng)險也將會增加,失業(yè)率也會上升等。我們?nèi)祟惖墓I(yè)活動,農(nóng)業(yè)活動,還有全球氣溫的不斷升高,以及人口數(shù)量大幅增加,都會對自然界造成嚴(yán)重的影響。
核戰(zhàn)爭
作為人類戰(zhàn)爭科技發(fā)展至今,最具有威懾力的武器——核彈。核武器是一種重型軍事武器,由于迫害的威力實在太為強(qiáng)大,以至于世界上絕大多數(shù)的國家都不被允許私自研發(fā)核武器。人類無時無刻不在擔(dān)心,可能有一天爆炸在自己國土的上空的核彈,會使自己陷入滅頂之災(zāi),因此不斷地制造更多核彈來相互威懾。這也導(dǎo)致了各國的核武器庫存,達(dá)到了一個令人不安的數(shù)量,面對如此龐大的核武器庫,人類是否有一天真的會用核武器自己毀滅自己,這是一個所有人都心驚膽戰(zhàn)的問題。
原子彈爆炸(引用)
世界第二次大戰(zhàn)末期,美國急于結(jié)束太平洋戰(zhàn)爭。就朝著日本的廣島和長崎地區(qū)投放了兩顆原子彈。首先是巨大的白熾燈泡一樣的光亮,直接讓大部分人失明,然后就是沉悶而巨大的爆炸聲。在日本人看到蘑菇云升騰起來的時候,沖擊波也到達(dá)了,一時間,房屋、樹木、巖石、車輛全部都被沖擊波裹挾著飛到了天上,陷入了恐怖的核武器打擊的陰影之下。一瞬間,沖擊波、核輻射、高溫已經(jīng)完全覆蓋了日本的土地。爆炸過后,人類和動物受到了太陽表面溫度相當(dāng)?shù)闹丝?,幾乎沒有任何生物逃過一劫,致使數(shù)十萬人傷亡。
但若是某一天,世界第三次大戰(zhàn)發(fā)生了,再次參與到戰(zhàn)場前線中的可能就不是數(shù)以百萬計的士兵了。很有可能是用核武器來攻擊對方,而隨之帶來的輻射射線,也是核武器殺傷的重要手段,對人類的生存構(gòu)成了極大的威脅,甚至?xí)輾У厍蛏系乃形锓N。因此,核戰(zhàn)爭對于人類來說就是一個世界末日。
孫克勤撰文和攝影