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我们再来看看这一类,叫双壳,也就是在海边经常捡到的这些贝壳类。
这类生物它是底栖的,大家可能对它比较熟悉,有一道比较有名的菜叫蒜蓉粉丝扇贝。这一类生物它平时是趴在海洋底下的,也就是说一般情况下它应该不会游泳。这类化石在这段地层中是比较常见的,走到野外就很容易找到。它们是怎么幸存下来的呢?实际上这类生物它也会游泳,它通过扇动两瓣壳来游泳。
所以说游泳很重要,连这种平时都不怎么游的都学会游泳了。没办法,如果不游它也活不到现在。
我们再来看另外一种比较特殊的,叫腕足动物。跟刚才看到的贝类非常像,但是完全不是一种,这一类是彻底不会游泳的。现在海洋中还有少量的。它们是固着的,它们有一个肉茎,通过肉茎把自己的身体固着在海底,也就是说它这一辈子只生活在一个地方,不会移动的。
实际上这类生物在灭绝后非常少见,我们在全国很多地方去找它的化石,包括西藏,也只找到很少的几个种少量的标本。但是它又是如何幸存的呢?看一下我们做的一个系统的研究。
我们发现灭绝前这类生物长得比较大,大的可以达到十几厘米,而灭绝后它们变得非常小,只有一厘米左右,也就是说它让自己变小以幸存下来。
变小可以幸存吗?可以的。为什么?大家都知道,个子小或长得比较苗条,一般吃得就比较少,它对食物的需求就少,更为重要的是它对氧气的需求也变得非常低,所以能在这种极端的环境下幸存下来。所以我们总结一下怎样才能在灭绝中幸存,就是少吃多游泳。
我们再来看一下大家比较关心的一个问题,什么原因导致生物大灭绝的呢?
一种比较流行的观点是地外的小行星或者慧星撞击地球。这种撞击肯定会对地球带来很大的影响。比如说它会带来磁极倒转,在陆地上可能会带来大火,在海洋中可能引发巨型的海啸,这些肯定会对地球的生物带来很大的影响。
目前也有科学家发现了当时撞击的一些证据,其中一个就是这个陨石坑。科学家在澳大利亚西北部发现了这个陨石坑,它的时间是2.5亿年前左右,也就是跟灭绝发生的时间差不多。
然后还找到了其中的一种矿物,叫撞击石英。
这种矿物是在高压高温下形成的矿物,一般仅发生在撞击的时候,所以它的出现往往代表着这儿有撞击事件。这些证据表明这里确实有个撞击坑,但是这个撞击跟灭绝有没有关系呢?我们目前认为没有太大的关系,可能仅仅是一个小型的撞击坑,它的质量和速度可能都不够大,引发不了灭绝。
为什么这么说呢?因为恐龙灭绝的时候就是有一个很大的撞击,这个外星在撞击地球的时候形成了很多尘埃。就是外星把自己撞碎,撞碎的这些尘埃会飘在地表的大气中,所以整个地表的大气都会有这样外星物质。这些外星物质最后还是要沉积到地球表面,所以在全球各个角落都能发现这些物质,特别是其中的一个元素,铱元素。但是在2.5亿年前的很多地层中就没有发现类似的元素,以及其他的外星物质。
另外一个证据就是我刚才提到的,我们发现生物在这个时候它是在两个阶段灭绝的,这在一定程度上也否认了地外原因。因为外星撞击一般是巨大的,一般会带来短时间的快速的一次灭绝。
如果不是外星,那是什么原因呢?目前还有一种比较主流的观点,认为是火山。因为当时确实发生了一个超大规模的火山爆发,很有可能是地球形成以来最大规模的一个陆地火山爆发。它位于俄罗斯北部的西伯利亚。
它有多大呢?它喷出来的岩浆形成的这些岩石,占地有150万平方公里,厚度有1000米。可能大家没概念,如果把这些岩浆铺到我们中国,能把整个中国铺满,而且厚度是150米。
这肯定是一个巨大的火山,这么大的火山肯定对当时的,特别是火山周边的生物带来了极端的影响。更为重要的是,伴随着火山爆发会喷出很多温室气体,比如二氧化碳、甲烷。这些温室气体会影响地表气候,使气候变得非常不适合生物生存,会对生物带来致命的影响。
我们已经找到了有关的证据。这个是我的同事孙亚东通过牙形石做的研究,就是刚才我们提到的那一类微化石,它是这类生物的牙齿部位。大家都知道牙齿是我们骨骼中最致密的一部分,所以即使它形成了化石,它也能保存很多当时的信息。
我们把里面的化学信息提取出来,恢复了当时的古温度变化,发现平均温度在灭绝的时候升高了十多度,也就是从灭绝前的二十多度升高到了灭绝后的三十多度,而且这个升温跟灭绝是完全同步的,所以很有可能是温度升高引发的这样一个灭绝。
而且我也通过对牙形石里面的微量元素的研究,恢复了当时海洋里面海水氧含量的变化,发现在灭绝的时候海水的氧气大量减少,出现缺氧现象。这个事跟这次灭绝也是同步的,所以表明缺氧跟大灭绝也有关。也就是说火山带来的气候变化对当时的生物是一个致命的打击。
除了我们刚才提到的这些温室气体,还有一些其他气体,比如硫化氢、二氧化硫这些会给陆地带来酸雨,此外还有氟化氢,这种剧毒气体,如果喷多了,可以直接导致它们的死亡。
我们当前也面临着一个类似的情况。大家可能都知道,当前地表正在升温,碳排放正在加剧,所以就有科学家提出,现在会不会再有一次生物灭绝事件,也就是说会不会有第六次生物大灭绝。
这张图展示的是过去一百多年年平均温度的变化。
我们可以看出,从1920年到现在,整整一百年,地表的温度已经升高了一度。这一度的升高对地球带来了影响没有?不知道大家感觉到了没有。没有吗?也可能有同志感觉到了,夏天空调会用得多一些。
实际上这一度的升温已经对地球带来了很大的影响,大家看看这张图,这张图展示的是来自太平洋一个地方的海水的氧含量,这个蓝色的就代表氧含量很低,就是因为这一度的升温,海水低氧带在过去几十年正在扩张。
大家可能不知道,海洋里面的生物90%以上是生活在浅水,也就是200米以上的水域,所以低氧带一旦扩张到200米附近,对海洋里面的生物就是一个巨大的打击。即便是现在这种微弱的扩张,已经对海洋里面的生物带来了很严重的影响。
我们来看一下,这是海洋里面的珊瑚,非常好看,五颜六色的。
但是现在有些海域,比如说大堡礁,以及巴哈马一些区域,里面的珊瑚已经成这个样子了,是白色的,我们称之为珊瑚白化,白化就意味着它已经死亡了。
大家还记不记得我刚才讲到2.5亿年前的最大灭绝的时候,首当其冲的就是其中的一种珊瑚。所以我们现在的海洋中正在发生的事跟2.5亿年前非常类似。
我们再来看一下过去半年,也就是2018年下半年到现在的海洋里面的珊瑚礁的变化。在这个图里面,黄颜色代表生物礁已经受到了影响,红颜色代表它已经严重受到了影响,我们可以看出很多水域里面的珊瑚礁已经受到了影响。
这是升高一度带来的变化。我们再来看一看更长时间尺度的,也就是过去两万年气候是怎么变的。下面这张图展示的是两万年以来温度的变化,可以看到平均温度在过去两万年升高了4度。
升高4度带来什么影响呢?我们看上面这张图,这4度的升温让海平面上升了接近100米。因为温度一升高,位于大陆上的或者两极地区的冰川会融化,融化的水会流进海洋,导致海平面升高。所以说目前两万年4度的升温对应100米的海平面升高,如果我们当前的温度再继续上升,海平面还会继续升高。
这张图是如果海平面上升50米,我们国家的海岸线的变化。大家看一看你们的家乡,是不是已经在海里了?特别是我们现在在的地方——上海,已经在海里了,因为上海的平均海拔只有几米。
北京的平均海拔也只有40米,到时候北京也是海了。包括武汉,很多地方都是海,所以说这个气候变化跟我们人类还是有非常紧密的关系。
这种情况到底会不会发生呢?我们再来看一下这张图,这张图展示的是过去40万年以来温度的变化。大家有没有看出什么规律性?它有明显的周期性,一高一低,一高一低,再一高再一低。
因为我们现在所处的位置就是最高的位置,所以未来如果按照这个规律变化,我们的温度应该是会降低。
如果温度降低,像欧洲、加拿大它们就不愿意了。因为它们的地区会再一次形成冰川,被冰川覆盖。但是我们上海人应该比较愿意,到时候海平面再下降,我们就有更多的土地来建房子了。
另外一种情况,就像过去一百年,我们过去一百年不是升高了一度吗?如果按照这个速率,未来几百年、一千年就会升高接近10度。如果是这种情况,那很有可能会引发第六次生物大灭绝。
所以到底是哪种情况呢?目前还不好说,但是已经有一个信号了。大家可以看看这张图,这张图展示的是过去40万年以来温度跟二氧化碳的曲线。
大家看出来什么规律没有?这两条曲线长得非常像,变化基本是一致的,也就是说我们的温度的变化主要是受控于二氧化碳浓度的变化。
但是现在有一个不好的消息是,我们现在的二氧化碳浓度已经上升到了一个比较可怕的值,这个值已经偏离了过去40万年以来的最高值,所以说这很有可能意味着我们的温度也会偏离这个周期规律。
但不管怎么说我们都要爱护我们的地球,保护环境,否则我们要想跟东方明珠塔合个影都很吃力。