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誰是遠古生物滅絕的罪魁禍首

2014-09-10 07:22丹尼爾·羅斯曼
環(huán)球人文地理 2014年5期
關鍵詞:球菌火山爆發(fā)沉積物

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論,大約在2.52億年前,地球經(jīng)歷了一場浩劫,這場浩劫導致地球上90%的生物都突然滅絕。這場浩劫,也是迄今為止人類所知的地球上第五次物種大滅絕,同時也是規(guī)模最大的一次。

關于造成這場浩劫的罪魁禍首,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紛紜,要想確定真正的元兇,是一件十分棘手也飽受爭議的事。但是,如今隨著最近的研究進展,越來越多的證據(jù)開始指向這場浩劫的真兇——微生物。

在此之前,人們懷疑過的真兇對象很多,如隕石墜落、火山爆發(fā)或者嚴重的火災等,但誰也沒想到幕后黑手會是微生物。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成分在短時間內改變了,從而造成了生物滅絕。

根據(jù)當時的背景,火山爆發(fā)也與這場浩劫有關,雖然它不是“主犯”,卻充當了“幫兇”的角色。最新證據(jù)顯示,微生物突然爆發(fā)性增長,火山活動與此難脫干系——當時大量的火山活動,噴發(fā)出了大量的鎳元素和有機碳元素,為這些古生菌提供了“溫床”, 而古生菌正是利用了這些元素,迅速汲取了營養(yǎng),然后在海洋中大量繁殖。

研究人員的結論得到了三方面的證據(jù)支持。首先,地質化學證據(jù)顯示,在二疊紀末的滅絕期,海洋里的二氧化碳濃度呈指數(shù)式增長,也許還有可能更快。其次,遺傳學證據(jù)顯示,甲烷八疊球菌在當時發(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,地質沉積物顯示,鎳元素在這一時期突然大量增加。

雖然不管從哪一方面,單一的證據(jù)都難以證明遠古的大滅絕時期到底發(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,得出的結論無疑要比單一的證據(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,讓這一解釋更加具有說服力。

一些研究人員認為,碳沉積現(xiàn)象表明大滅絕時期有什么因素引起了含碳氣體(二氧化碳或甲烷)的大量產(chǎn)生,而導致這種變化的,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),是地質學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自于那次爆發(fā)。

但是,根據(jù)麻省理工學院研究小組的計算,即便是火山爆發(fā),其所能釋放的碳物質遠遠不能造成沉積物中碳含量的劇增,更重要的是,所能觀測到的碳元素的時間變化規(guī)律,與火山爆發(fā)的時間并不吻合?;鹕奖l(fā)雖然在初期會釋放出大量的二氧化碳,但在后期會逐漸減少,而根據(jù)觀測,二氧化碳的含量在整個大滅絕時期中一直保持著快速增長的勢頭,恰好與火山爆發(fā)的結果相反。

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。科學家們通過研究發(fā)現(xiàn),二疊紀末的大滅絕時期,甲烷八疊球菌與另一種微生物發(fā)生了基因轉移,而在適當?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碳化合物,從而迅速制造出大量的甲烷。這說明在這一時期,微生物的快速擴張才是造成碳物質快速增長的原因。

但還有一個問題是,微生物的大量繁殖,需要足夠多的礦物營養(yǎng)來支持,對于這種特殊的微生物來說,限制它們繁殖的礦物營養(yǎng)就是鎳。不過,這顯然不是什么問題,中國的一份對遠古時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提供了營養(yǎng)來源。

最后的結果是,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,造成在二疊紀末的生物大滅絕。這一點,與如今全球氣候變暖的預測非常類似。

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