二叠纪生物大灭绝几乎是瞬间完成的。是什么原因来得如此致命?

二叠纪到三叠纪的灭绝事件是显生宙最为惨烈、也是最严重的一次生物灭绝事件,通常科学家们在定义灭绝的严重程度上有一个参考标准,那就是灭绝率,而灭绝率是根据持续时长、灭绝的生物种类和数量来计算的。那么,二叠纪到三叠纪的灭绝事件是不是瞬间完成的呢?这个灭绝事件持续了多长时间?是什么导致了这次灭绝事件的发生呢?带着这几个疑问,我们一起来探讨一下。

惨烈的灭绝事件

在地球生命史上,一共有5次大的灭绝事件,它们依次是:奥陶纪生物大灭绝、泥盆纪生物大灭绝、二叠纪生物大灭绝、三叠纪生物大灭绝以及白垩纪生物大灭绝。其中二叠纪生物大灭绝其实定义并不准确,因为根据科学家对灭绝事件地质层中的生物化石的研究发现,此次事件是发生在二叠纪和三叠纪之交的灭绝事件,因此,应该称之为二叠纪-三叠纪之交的灭绝事件,简称第三次大灭绝事件。

根据科学的研究,在这5次大灭绝事件中,以二叠纪三叠纪之交的灭绝事件最为惨烈,因为这次灭绝事件直接带走了超过70%的陆生脊椎动物和超过96%的海洋生物。

虽然生物的灭绝是常见的一种现象,但是除了大的灭绝事件外,每一百万年生物科级的灭绝速率平均在8%,而这次灭绝事件,科级灭绝率高达53%、属级灭绝率高达75%,种级灭绝率高达90%。也就是说在此次的灭绝事件中,约有90%的物种灭绝了。(下图为科学家们根据化石对二叠纪到三叠纪灭绝事件中科属种灭绝率的估算)

第三次大灭绝事件是一瞬间的发生的吗?

在地球生命史上的这五次大灭绝事件中,没有一次是瞬间发生的,都经历了一个相当长的过程,比如泥盆纪的大灭绝事件就是发生于距今约3.77亿年前,之后持续了上百万年后,才造成了最终78%的海洋生物灭绝。而第三次大灭绝事件也是如此,早在1998年,我国的科学家就通过对浙江省长兴县的二叠纪-三叠纪的地质层研究,确立了此次灭绝事件的起点,科学家们通过对地质层中锆石的铅铀比例的分析(铅铀测年法),得出了灭绝事件大约发生在距今2.514亿年前(±30万年),而二叠纪是从2.989亿年前-2.519亿年前,也就说此次的灭绝事件是从二叠纪末开始的。至于持续了多长时间,虽然目前没有一个准确的说法,但是科学家们通过分析该时期腕足类和介形类生物的大规模灭绝的时间,通过分析发现这两大类生物灭绝的时间差了至少72万年,推断此次的灭绝事件持续了约100万年,也就是说到了三叠纪的早期。

因此,第三次大灭绝事件并不是瞬发的,而是从二叠纪末期开始到三叠纪开始时结束,而且在这次大灭绝事件后,地球用了数百万年才恢复了生物种群。

是什么导致了地球上最大的一次生物大灭绝?

在开始我们就说过,第三次生物大灭绝事件是五次灭绝事件中规模最大的一次,就算是第五次大灭绝事件导致恐龙全部消失也只不过是带走了当时约75%的物种数量。那么,是什么原因让第三次大灭绝事件形成的呢?关于此次灭绝事件的形成,由于年代久远,加上地壳运动的关系,已经很难找到真正的成因了,不过,科学家们认为在此次的灭绝事件中,海洋生物几乎灭绝殆尽可能与当时海洋中的氧气变化有很大的关系,考虑到氧气变化的因素,科学家们认为此次灭绝事件的形成可能与两大方面有着极大的关系:

第一:陨石撞击。陨石撞击向来就被作为大灭绝事件的成因之一,但是,这个说法也不是随便说说就行,而是要在该地质年代的地质层中找到陨石撞击的证据。为此科学家也在不断地搜集证据,从本世纪初发表在《科学》杂志上的三篇关于第三次灭绝事件成因的研究论文看,科学家们已经在我国的华南地区、日本以及澳大利亚找到了当时陨石撞击的证据,其中澳大利亚是当时的陨石撞击坑,而我国和日本则是发现了与天外星体相近同位素的地质层。

因此,科学家们认为当时陨石的大量撞击,导致了地幔中的硫大量释放,消耗了地表的氧气,从而导致陆地和海洋中的含氧量降低,而且硫的大量释放形成了相当规模的酸雨,酸雨改变了地球上的生态,再加上氧气含量的骤降,共同造成了此次的大灭绝事件。

第二:火山喷发。在五次灭绝事件中,火山喷发也常被认为是导致灭绝事件发生的原因之一,第三次大灭绝事件也不例外。根据科学家们的研究发现,在二叠纪的末期,地球上发生了两个大规模的火山喷发,依据是在该时期的地质层中发现了两个大规模的火山岩层,其中的西伯利亚暗色岩更是显生宙最大规模的火山岩层。而大规模的火山喷发,不但会形成遮天蔽日的火山碎屑,还会形成酸雨以及温室效应(二氧化碳的剧增),这显然是不利于地球上的动植物生存的。

总结

相比较其他四次大灭绝事件,第三次大灭绝事件持续的时间是最短的,而在如此短的时间内,生物的灭绝率也是最高的。之所以会发生这样的现象,从目前的科考来看,是当时陨石撞击地球和大规模的火山喷发共同造成的,正是在这两个因素的共同作用下,大多数的生物根本就来不及适应,就被逐渐恶化的环境带走了。

二叠纪生物大灭绝几乎是瞬间完成的。是什么原因来得如此致命?

二叠纪-三叠纪生物大灭绝事件,发生在2.52亿年前,这次事件标志着古生代结束,中生代开始。这是地球上有史以来最严重的灭绝事件,导致96%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝。所有生物家族中约57%的科和83%的属永远消失了。

大灭绝对生物演化的影响

在二叠纪末大灭绝事件中,海洋无脊椎动物遭受的损失最大,尤其是碳酸钙骨骼的动物。双壳动物取代了腕足动物在海床的优势地位,并延续至今。在海中遨游了三亿年的三叶虫也永远消失了。陆地昆虫遭到重创,这是已知规模最大的昆虫灭绝事件。四足脊椎动物有三分之二的种类消亡,但恐龙和哺乳动物的祖先都幸运地活了下来。

这次大灭绝如此严重,差点把地球打回到寒武纪之前的时代。由于失去了如此多的生物多样性,生态系统恢复所需的时间比任何其他灭绝事件都要长,可能长达1000万年。事实上,在三叠纪相当长一段时间里,地球生态系统的多样性很有限,不复古生代后期壮丽多彩的景象了。

大灭绝是个渐进的过程

然而,如此严重的大灭绝绝非瞬间完成的。关于整个灭绝事件的持续时间还存在争议,有证据表明在二叠纪末期存在一到三个灭绝高峰,或者灭绝在几百万年间蔓延,在最后一百万年出现了一个最高峰。即便只考虑最后一个灭绝的最高峰,也持续了几十万年。也就是说这次灭绝事件是个渐进的过程,物种是在二叠纪末期一个接一个消失的,而并非在最终那一刻遭到了猛然的灭顶之灾。例如,介形类和腕足类的大规模灭绝相差了67至117万年(精确时间难以确定)。一些研究者认为二叠纪的大灭绝事件有两个主要的灭绝高峰,相差940万年,前一个发生在二叠纪中期的瓜达卢普世末期,后一个发生在二叠纪末期。最后的大灭绝只消灭了当时80%的海洋生物,其他的则是在瓜达卢普世末期或者两次灭绝之间消失的。

当然,相对于地球46亿年的历史,几百万年确实是比较短暂的。

大灭绝的成因

陨星撞击

长期以来很多学者怀疑与白垩纪末的恐龙大灭绝一样,二叠纪末大灭绝也是由陨星撞击引起的。科学家找到了几个陨石坑,包括澳大利亚西北海岸的贝德奥特陨坑和南极洲东部的威尔克斯地陨坑,但这些陨坑都不足以解释如此大规模的生物大灭绝。

有一种可能是当时的撞击地点今天已经被深埋于海底之下。然而,与陨星撞击引起的灾变相比,二叠纪末大灭绝更缓慢,且更不具全球化。最可能的解释是,陨星撞击引发了超级火山的喷发及之后的一系列灾变,这才导致了二叠纪末大灭绝的发生。

超级火山爆发

二叠纪的最后阶段发生了两次超级火山爆发。峨眉山火山大爆发发生在瓜达卢普世末期,当时这个火山位于赤道附近,这次事件开启了二叠纪末大灭绝事件。西伯利亚超级火山大爆发发生在二叠纪末期,是地球有史以来最大的火山事件之一,抛出的熔岩覆盖了超过200万平方公里的土地,将二叠纪末大灭绝推上了高潮。

超级火山爆发将大量尘埃和酸性气体抛往大气中。尘埃会阻挡阳光,从而破坏光合作用,导致地球食物链崩溃。酸性气体导致酸雨降落,会杀死陆地植物和具有碳酸钙骨骼的无脊椎动物。这也解释了为什么在这次大灭绝中碳酸钙骨骼的无脊椎动物损失最为惨重。

火山爆发点燃了煤层,引发的火灾产生了大量二氧化碳,同时熔岩覆盖了大面积浅海地区,导致海床沉积物解离,释放出大量甲烷,二氧化碳和甲烷都是强大的温室效应气体。先是尘埃阻挡了阳光,导致全球变冷,当所有的尘埃和酸性气体被从雨水冲走后,剩下的二氧化碳和甲烷又会导致全球变暖,这样地球经历了气温先迅速下降又急剧升高的变化过程,很多生物难以承受。

海洋缺氧和硫化氢的释放

二叠纪晚期到三叠纪早期海洋中一直是缺氧的。造成海洋缺氧主要原因是超级火山爆发排放的大量二氧化碳导致气候变暖,使氧气溶解量下降,同时加剧的大陆风化作用将大量磷酸盐冲入水中,导致水体富营养化,加剧了海洋缺氧。缺氧的水体环境也是三叠纪时期海洋生物多样性恢复缓慢的一个重要原因。

这种缺氧、高二氧化碳的海水蔓延,会导致很多海洋生物死亡,却令硫酸盐还原菌茁壮成长,这种厌氧细菌只需要阳光和硫酸盐就能存活,而当时地球上多发酸雨,海洋中有大量的硫酸盐。在阳光照射下,硫酸盐还原菌将硫酸盐还原成硫化氢,并从中获取生存的能量。这导致大量的硫化氢释放到大气中,剧毒的硫化氢毒死了大量的陆地动植物,并严重破坏了臭氧层,使地球生命暴露于致命的紫外线辐射之下。

盘古大陆的形成

二叠纪中期,由于大陆漂移,地球上的陆地拼合为一块超级大陆,我们称之为盘古大陆。盘古大陆的形成使生物多样性高、生产力高的沿海大陆架地区范围急剧缩小,因此在整个二叠纪晚期,海洋生物的枯竭速度接近灾难性的水平。

盘古大陆对陆地生物的影响有限,但导致了沿海季风性气候和内陆大陆性气候的分化,加速了两栖动物的衰退和爬行动物的崛起。二叠纪晚期盘古大陆的影响处于最高峰,当时我们哺乳动物的祖先合弓类爬行动物是地球的霸主。进入中生代后盘古大陆渐渐解体为南北两块,气候趋于湿润,不喜干旱的蜥形动物又占了上风,地球进入恐龙时代。

总 结

因此,二叠纪末大灭绝是一系列的灾变共同作用的结果。西伯利亚大火山已经足够强烈,更可怕是它发生在煤层和浅海附近,释放了大量二氧化碳和甲烷。由此产生的全球变暖引起了地球历史上最严重的海洋缺氧事件,厌氧的硫酸盐还原菌主导了海洋并导致大量的有毒硫化氢气体排放。这些灾难每一个都比上一个更糟糕,最终酿成了这次空前绝后的生物大灭绝事件。

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二叠纪生物大灭绝几乎是瞬间完成的。是什么原因来得如此致命?

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地球历史上已经发生过五次生物大灭绝事件,尽管我们更熟悉白垩纪末期的大灭绝事件,但是其中最可怕的一次是二叠纪大灭绝,这次大灭绝有多可怕?地球上95%的物种都灭绝了,再严重一点地球生物就团灭了。

二叠纪生物大灭绝如此可怕,重装了地球生命,是什么原因造成的呢?

古生物学家和地质学家通过研究西伯利亚大范围的玄武岩层找到了答案,原来在二叠纪晚期地球上出现了剧烈的火山喷发,岩浆最终冷却形成了玄武岩。这次火山喷发不但规模大,而且时间长,持续了15万年之久。

图注:科学家在西伯利亚地区找到了玄武岩,图片来自网络

图注:剧烈的火山喷发,图片来自网络

持续不断的剧烈火山喷发不仅直接杀死了动植物,而且改变了地球的环境。火山喷发出了大量的二氧化碳和二氧化硫,其中的二氧化碳是造成温室效应的罪魁祸首,而二氧化硫能够形成酸雨。大气成分的改变造成了极端气候的出现,高温与严寒不断更替,将陆地变成了地狱。

图注:大灭绝杀死了陆生生物,图片来自网络

图注:二叠纪大灭绝中的海洋,图片来自网络

酸性的雨水带着动植物的尸体流入大海,海洋中依然存在喷发,海洋也变得浑浊而且缺氧,大量硫化氢的出现将海水变成了剧毒,海洋生物也开始大量死亡。

图注:二叠纪大灭绝的复原图,作者:儒略·斯托尼

这场浩劫持续了几十万年之久,96%的海洋生物和70%的陆生脊椎动物消失了,二叠纪大灭绝因此被称为“大灭绝之母”,是最为剧烈的大灭绝事件。在二叠纪大灭绝中消失的代表生物类群有曾经兴盛的三叶虫和板足鲎,在这次大洗牌之后,地球迎来了壮丽的中生代。

图片来自网络,侵删

二叠纪生物大灭绝几乎是瞬间完成的。是什么原因来得如此致命?

答:2.52亿年前的二叠纪生物大灭绝事件,是地球历史上最严重的一次生物灭绝事件,造成96%的海洋生物和70%的陆地生物灭绝;至于原因有很多猜测,比如小行星撞击说、超级火山爆发等等。

从5.4亿年前的寒武纪生物大爆发以来,地球上一共经历了五次生物大灭绝事件,其中第三次的二叠纪生物大灭绝事件,造成90%的物种灭绝,而且影响范围波及全球,灭绝事件持续大约30万年,这在地质年代中是非常短暂的。

包括躲过了第一、第二次生物大灭绝事件的三叶虫,也在这次生物大灭绝事件中彻底消失,关于这次生物灭绝事件的原因,一直是科学界的一大谜团。

经历这次生物灭绝事件后大约5000万年,又发生了第四次生物大灭绝事件,灭绝的对象主要是海洋生物,然后爬行动物开始主宰地球,恐龙登上历史舞台。

关于二叠纪生物大灭绝的原因,有过很多猜想,都是各有各的证据,比如下面两个观点:

小行星撞击说

能在短短30万年时间内,让全球生物出现大规模灭绝,小行星撞击地球完全能做到,然后关键在于撞击坑在哪?

2.5亿年实在太长,可以把撞击痕迹抹平,要知道2.5亿年前全世界的大陆还是连在一起的,现在已经分为五个大陆了。

经过几十年的寻找,地质学家最终在南极的威尔克斯地冰原下,发现一个大型陨石坑,该处的重力分布显示,该陨石坑直径高达500公里,比6500万年前导致恐龙灭绝的陨石坑还大两倍多。

据推测,撞击小行星的直径高达50~60公里,地质分析显示,该陨石坑的形成时间在5亿年以内,有可能就是导致二叠纪生物大灭绝的小行星撞击所。

超级火山爆发

在20多年前,科学家在西伯利亚的永久冻土层,发现了长达数千公里的火山岩,名为“西伯利亚地盾”,形成时间在2.5亿年前,和二叠纪生物大灭绝事件刚好吻合。

在2018年3月,中国科学技术大学地球和空间科学学院的研究人员,发布过一篇文章,宣称通过浙江煤山剖面的锂同位素分析,得出在2.52亿年前,海水中锂的同位素出现显著变化。

变化一直持续到三叠纪时期,暗示着当时出现了全球性的大陆风化作用,起因很可能就是西伯利亚超级火山群的大规模爆发,造成全球气候突变,海水酸化和缺氧。

以上两点是最有可能,导致二叠纪生物大灭绝的原因,由于时代久远,很多证据都已经缺失,无法准确判断哪个是主因,或者是共同导致的。其他猜想还有:板块运动说、近地超新星爆发说等等。

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二叠纪生物大灭绝几乎是瞬间完成的。是什么原因来得如此致命?

不是很清楚,题主是不是对“瞬间”这个词语有什么误解,实际上这个瞬间是相对于地球的年龄45.5亿年的,整个过程前前后后大概持续了几十万年。所以,对于我们任何一个人来说,这个时间都算是非常长的。而且,其实自打人类出现后,地球就正在发生第六次生物大灭绝,现在的物种灭绝速度是远快过之前任何一次物种大灭绝的。举个简单的例子:最近500年,有80种哺乳动物灭绝。而在这之前的过去6500万年年里,平均每1000万年才有17个哺乳动物灭绝,这灭绝增速达到9.4万倍。

不过这是近5亿年来,生物大灭绝最严重的一次,大概是96%的物种灭绝了。科学家发现在这个期间发生了海平面下降和大陆漂移导致了气候变化,大气层分改变,沙漠肆虐,所以物种才会大灭绝。也有科学家提出了陨石说等等。

二叠纪生物大灭绝几乎是瞬间完成的。是什么原因来得如此致命?

二叠纪末的大灭绝发生在2.519亿年前,毁灭了地球96%以上的海洋物种和70%的陆地生物,标志着二叠纪的结束,其影响至今仍很明显。例如,在二叠纪海洋动物中并不占优势的双壳类动物,在许多腹足类和腕足类动物被灭绝后开始凌驾于其他生物之上,在今天的海洋中仍然很常见。

科学家们对二叠纪生物大灭绝的原因仍然没有定论,目前主要存在以下可能的假设原因。

火山爆发。二叠纪末大灭绝可能是一次大规模的火山爆发引起的,这次喷发覆盖了大约200万平方公里,喷发出超过400万立方公里的熔岩,是地球历史上最大的火山活动之一,产生了大量玄武岩,也被称为西伯利亚地盾,西伯利亚地盾和灭绝事件的时间是一致的。火山爆发可能导致大量二氧化碳被释放到大气中,并在短时间内造成陆地温度超过10摄氏度、海洋表面温度达到8摄氏度左右的大规模全球变暖效应,火山喷发释放的大部分二氧化碳会被海洋吸收,海水中溶解氧减少,海水中高浓度的溶解二氧化碳对海洋无脊椎动物是有毒的,火山爆发还可能导致酸性气溶胶和尘云被释放到大气中,海洋酸化。

盘古大陆的形成。地球上主要的大陆板块连接在一起,形成了一个名为盘古大陆的超大陆,它被超大洋泛大洋所包围。随着超大陆的形成,具有生物多样性和生态生产力的沿海地区的范围缩小了,这些浅层环境是海洋中生产力最高的部分,产生了地球上大部分的氧气,盘古大陆形成后地球上可用的氧气减少,而且这些地区也是许多生物的栖息地,这些生物栖息地面积的减少意味着大多数海洋生物的食物供应减少。海洋环流和大气天气模式在海岸附近产生了季节性季风,在广阔的盘古大陆内部形成了干旱气候。

撞击事件。这次灭绝的另一个可能原因是撞击事件,就像6500万年前灭绝恐龙的事件一样。撞击事件的一些可能证据包括澳大利亚的陨石碎片、澳大利亚和南极洲罕见的受冲击石英等。这次撞击事件有可能发生在海洋里,由于海底每隔两亿年就会被构造活动循环一次,因此有关这次撞击的直接证据有可能已经消失。

氧气缺乏。从二叠纪晚期到三叠纪早期,发现许多普遍存在海洋缺氧严重缺氧和硫化氢的存在的证据,包括沉积物中的精细层状结构、黄铁矿微球粒、高铀/钍比以及硫化细菌的生物标记物,都出现在大灭绝事件中。缺氧事件会使硫酸盐还原细菌大量繁殖,导致缺氧海洋中产生大量硫化氢,对海洋生物造成毁灭性的影响,造成大规模的死亡。同时向大气中释放了大量硫化氢,并会毒害陆生动植物,严重削弱臭氧层,使许多生命暴露在致命的紫外线辐射之下。

当然 ,二叠纪大灭绝最有可能的原因是由许多事件共同造成的,这些事件使地球不适合大多数生命生存。

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