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新知 | 来自史上生物大灭绝的启示——人类:年轻物种保护好地球
2020/01/07 20:58  新华报业网  

  交汇点讯 近日,周刊记者从中科院南京地质古生物研究所获悉,一个由中国、澳大利亚、美国等多国古生物学者组成的研究团队在《固体地球科学》杂志上发表论文,新近发现4亿多年前地球史上出现的首次生物大灭绝事件,仅发生在短短20万年之间。这一成果,为人类精确研究大灭绝的成因和发生机制提供了重要依据。

  地球为什么会发生生物大灭绝?研究大灭绝有哪些重要意义?能为人类带来哪些启示?带着这些疑问,科技周刊记者专访论文作者及专家,揭开生物大灭绝背后的秘密。

  人类还是年轻物种,无需担心第六次生物大灭绝

  当今地球鸟语花香、万紫千红,人类社会迈入了信息化的现代社会生活,很难想象过去漫长的地球历史上曾发生过多次生物大灭绝。

  据有关方面统计,地球上曾存活过10亿至40亿种动、植物和菌类,而现在的物种仅有2000万种,所以绝大多数物种在地质历史长河中灭绝了,它们除部分是自然灭绝外,相当多的生物是在大灭绝中消失的。

  “生物大灭绝是指在较短地质历史时期内,因环境巨变、生态系统恶化而使全球生物受到重创、大部分物种惨遭淘汰的一种结局。”中科院南京地质古生物研究所研究员冯伟民说,不同层次的生物灭绝事件发生过无数次,但具有全球影响的生物大灭绝至少有5次。

  大灭绝起因于全球性的灾变环境,包括全球气候变化、大范围火山活动、海洋环境恶化等。“这种灾变环境重创地球生态系,打破了生物与环境间长期的相对平衡。”冯伟民说,但它并没有彻底改变生物界的根基。同时,灭绝在生命进化过程中扮演着相当重要的角色,灭绝的生物"腾出"生态空间,使幸存者得以拓展生存空间,获得新的发展。

  如今时光已经来到了2020年,为什么还要研究大灭绝?对此,中科院南京地质古生物研究所研究员詹仁斌表示,地球生命系统诞生几十亿年到现在的漫长过程不是一帆风顺的,中间既有生命大爆发,又有生物大灭绝,地球生命的变化波澜壮阔。科学家研究生物大灭绝就是为了让普通民众了解地质历史,充分意识到大灭绝是地球正常的规律性变化,没有必要恐慌第六次生物大灭绝。

  “就算真的发生大灭绝事件,地球生态系统也不会毁灭,因为历史上每一次生物大灭绝之后,地球生物都会重新繁衍起来,比上一次更加丰富多彩,所以没有什么担心的。”詹仁斌表示,就生物学而言,人类还是非常年轻的物种,人类可靠化石记录才20万年;对比一种叫做“鲎”的生物,在地球上已经生存4亿多年;一个物种生存几千万年是非常正常的事,所以人类要正确面对地球上生物物种的灭亡与新生。

  给云南关键地史时期地层剖面定年,将改写国际地层年表

  詹仁斌作为作者之一在《固体地球科学》杂志上最新发表的论文显示,研究团队经过近8年的努力,在云南永善万和发现了一个连续完整的、出露良好的奥陶系—志留系界线剖面。对此科研人员进行了高精度地层古生物学研究,并对剖面中23层火山灰层进行定年,并最终得到了4个精确的同位素年龄。

  第一次生物大灭绝事件,被国际同行普遍认为与晚奥陶世的冰川作用有关。其实,5亿多年来,地球上的全球性冰川事件发生过若干次,唯独这次冰川作用伴随有一次大灭绝事件。

  对于这次大灭绝的过程与机制,一直存在比较大的争议。其中一个重要原因就是,与大灭绝相关的地层层位虽然有比较精确的生物地层控制,但长期以来一直缺乏高精度年代学限定,从而制约了对奥陶纪末生物大灭绝时限和机制的解读。

  

  蓝色数字为科学家计算出的高精度年龄值

  詹仁斌所在的科研团队在云南永善万和的新发现得出了定论。他们使用系统古生物学、岩石地层学、生物地层学研究手段对这个剖面中厚度不等的23层火山灰即斑脱岩层进行了单颗粒锆石双稀释剂高精度热电离质谱定年。

  为何选择云南万和?詹仁斌解释说,地质研究依靠岩石记录,云南万和处于4.4亿年前的华南板块西部,有完整的岩石记录;不仅如此,万和的岩石记录不仅有黑色笔石页岩,还有石灰岩,里面产腕足类、珊瑚、三叶虫等化石,这两套岩层规律性地交互出现,不仅为高精度地层对比,还为深入探究不同生态类型海洋生物大灭绝的型式提供了条件。

  8年时间里,詹仁斌研究团队的研究最终发现,第一次生物大灭绝,发生在4.431亿年前到4.429亿年前的20万年间。虽然只是0.2个百万年,但对古生物地质研究来说,已经是非常精确的年龄,得出这个数据非常不容易。“过去广泛认为第一次生物大灭绝的两幕间隔近百万年,这次研究发现精确到了20万年间。” 詹仁斌说,这项研究成果发布后,就有澳大利亚的同行发来邮件表示,这项成果将毫无疑问改写国际地质年表。而且,这将是国际地质年表上第二次出现由中国人测量出来的地质年龄。

  相关研究认为,奥陶纪末的冰期造成的南极冰盖规模达到1.5亿立方千米,大约是今天地球南极和北极冰盖总和的6倍还多。万和剖面高精度定年研究说明,如此大规模的冰盖在极短的时间间隔内形成,造成全球海平面快速下降达到100到150米甚至更多,使绝大部分海洋生物,特别是底栖生物来不及迁移并适应新的底域环境就遭到了“灭顶之灾”,也即第一次大规模集群灭绝事件。

  

  云南万和剖面交通位置图及斑脱岩层的野外照片

  生物大灭绝带来新启示,议古论今保护地球

  “史前的5次生物大灭绝,给人类带来了新的启示。”冯伟民说,我们既要认识生物的灭绝与新生是生命演化中的自然现象,每时每刻几乎都在发生,生物的更替是以一种不均衡的速度发生的,也要学会将今论古、以史为鉴,看到今日的地球大环境在地质历史中的独特面貌。

  人类自进入新石器时期,特别是工业革命以来,不仅涉足地球大千世界各个领地,而且过度地向大自然索取、忽视环境保护、使得大批生物惨遭杀戮、不少物种濒临灭绝,食物链发生变化,影响了人类自身的可持续发展。

  冯伟民认为,人类需要借鉴地球历史上生物大灭绝事件发生规律,了解生物界应对灾变环境的策略,来充分认识当今人类自身的生存状况和面临的困境,约束人类贪婪的习性和行为,寻找保护地球和生命,改善自然环境的对策。

  “地球生命演变史上上演了不平凡过程,现在研究那些曾经发生的重大环境变化和极为严重的生命灭绝事件,就是希望通过地球生命大灭绝的案例警示当代人类。”和遥远的历史长河相比,人的生命仅以百年为计。在这相对短暂的时间里,人类需要把地球的环境搞好,保护生物多样性,才能创造美好家园。

  

  詹仁斌则表示,虽然以云南万和的剖面做出定年,但毕竟还只是一条剖面,说服力不足。下一步詹仁斌所在团队将会去研究华南地区更多的地层剖面,弥补遗憾。“当然,定年数据还有提升的空间。” 詹仁斌说,过去对生物大灭绝的年龄测定还不够精确,现在有了先进的科技手段和研究氛围,他们将继续努力将地质绝对年龄做到更加精准。

  交汇点记者 张宣

  图片由受访单位提供

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责编:顾志铭

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