滅絕總有因慎行必益果
——火山噴發(fā)事件與大滅絕事件的關(guān)聯(lián)與思考

撰文/思源 沈婷婷

滅絕總有因慎行必益果
——火山噴發(fā)事件與大滅絕事件的關(guān)聯(lián)與思考

撰文/思源 沈婷婷

從地質(zhì)學的角度來看，2012年沒有任何特別的意義。

進入2010年以來世界上已發(fā)生多次地質(zhì)災難。海地、智利、中國發(fā)生的大地震，造成了數(shù)千人死亡。突然噴薄的冰島火山致使大量火山灰云擴散至整個歐洲上空，甚至蔓延到別的大洲。此后不久阿富汗、巴布亞新幾內(nèi)亞以及多米尼克共和國等又相繼發(fā)生較高震級地震。

2010年4月20日，美國國家地震信息中心地質(zhì)物理學家卡魯索被各類媒體接連不斷的電話采訪所困擾。冰島火山爆發(fā)引起了美國公眾對位于美國西部黃石公園內(nèi)的“超級火山”是否會爆發(fā)的好奇。黃石公園內(nèi)有世界上最大的地熱景觀群。卡魯索說：“今年3月期間，在黃石公園共發(fā)生過66次地震，但大多是不易察覺到的微弱地震，發(fā)生頻率屬于正常范圍。”他認為，黃石公園“超級火山”爆發(fā)的可能性“在未來幾千年內(nèi)都極其小”。

據(jù)透露，2010年以來，向美國地質(zhì)調(diào)查局致電詢問全球地震情況的媒體和公眾人數(shù)與往年相比都有大幅增加，似乎民間共識是全球地震頻率有所上升。但卡魯索認為今年的地震次數(shù)與往年相比并沒有特別不同。在所有詢問當中，最令卡魯索感到難以回答的就是有關(guān)世界末日和地球第6次大滅絕到來的問題。卡魯索通常會用非常溫和的語氣和客觀的態(tài)度告訴提問者：“從地質(zhì)學的角度來看，2012年沒有任何特別的意義。”

我們有必要了解前5次的大滅絕過程，做到“溫故而知新”。

地球在遙遠的過去，發(fā)生過多次物種大滅絕，這些滅絕一次次將地球生物推向絕境。據(jù)統(tǒng)計自寒武紀以來，明顯的生物絕滅事件發(fā)生了15次，其中重大集群絕滅有5次。在對這5次大滅絕原因的研究中，有一類說法是，地球內(nèi)部存在著一種循環(huán)，這種循環(huán)決定地球內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)每過6200萬年就“騷動”一次；“騷動”導致地表及地下火山噴發(fā)；火山灰和各種氣體等沖出地表，懸浮在大氣層中，給地球披上厚厚的“外衣”；“外衣”的屏蔽作用，導致陽光無法照到地面，地表溫度急劇下降最終許多生物活活被凍死。

總的來說，這5次大滅絕分別發(fā)生在奧陶紀-志留紀之交、晚泥盆世弗拉斯期-法門期之交、二疊紀-三疊紀之交、三疊紀-侏羅紀之交和白堊紀-第三紀之交。在奧陶紀初期，海洋生物進入鼎盛時期，筆石、珊瑚、海百合等海洋無脊椎動物空前繁榮。如果把地球生命比作一棵樹，奧陶紀生物大爆發(fā)時，這棵樹一下子變得枝繁葉茂。但是，在揭開地球生命新一頁的歷史長河中，也伴隨著驚心動魄的生物滅絕的場景：奧陶紀末期，發(fā)生了地球史上第一次重大的生物大滅絕事件，約85%的物種從地球上消失。4.4億年前究竟發(fā)生了怎樣的可怕事件？中國科學院南京古生物研究所的研究人員在華南地區(qū)上百個地質(zhì)剖面采集樣本，歷經(jīng)10年時間，對化石進行了詳細的分析。研究結(jié)果表明，滅絕事件經(jīng)歷了兩幕：在距今4.46億年間，發(fā)生了第一幕生物大滅絕，原因是氣候突然變冷，大片的冰川使洋流和大氣環(huán)流變冷，整個地球的溫度下降，冰川鎖住了水，當時的南極冰蓋迅速擴大，海平面下降達150米之多，導致海洋生物的生存空間驟然減少，筆石、三葉蟲等海洋動物類群從此大傷元氣。此后不久，部分逃過一劫的生物接下來又遭遇了第二幕的大滅絕，氣候突然變暖，海平面迅速上升，使生物再次遭到滅頂之災。

科學家可以確定在晚泥盆紀弗拉斯期-法門期之交發(fā)生了大滅絕，但它究竟持續(xù)多長時間卻并不清楚。經(jīng)過這次滅絕，地球上有70%的物種消失了。海洋中的物種比淡水中的物種受到的影響更大，許多無脊椎動物損失慘重。對于這次滅絕的起因我們知之甚少，從暖水海洋中物種不成比例的消失來看，全球變冷可能是一個重要的因素。同時，還有跡象顯示當時比較淺的水域里氧氣含量也下降了。到了二疊紀末期，大約在2.45億年前，地球歷史上最大的一次集群滅絕事件發(fā)生了。據(jù)統(tǒng)計，這次滅絕事件導致生物科數(shù)減少了52%，物種數(shù)減少了90%以上，受影響最大的是海洋生物。超過四分之三的脊椎動物消失了，蜥蜴類、兩棲類、等急劇衰落。而規(guī)模較小的一次大滅絕發(fā)生在三疊紀-侏羅紀之交。在這一時期里，牙形石類全部滅絕，菊石、海綿動物、頭足類動物、腕足動物、昆蟲及陸生脊椎動物中的多個門類，都走到了進化的終點，而恐龍開始踏上了它們統(tǒng)治大地的征程。恐龍時代在白堊紀-第三紀之交的大滅絕事件中終結(jié)。在這次滅絕中除了受影響最大的恐龍外，海洋中的浮游生物以及一些海洋底棲生物類也遭受重創(chuàng)。曾在前4次大滅絕中都得以幸存的菊石最終還是滅絕了。

許多科學家認為火山爆發(fā)造成的全球性暖化與長時間的滅絕事件有關(guān)。

位于印度南部德干高原的德干地盾是地表最為著名的火山地形之一。德干地盾是大火成巖省，是火山爆發(fā)形成的熔巖地貌，估計其最大面積可達150萬平方千米，相當于印度的一半。但是，由于大陸漂移和侵蝕作用，目前所能直接觀測的熔巖面積僅為50多萬平方千米。它是白堊紀末期西高止山脈大量的火山爆發(fā)所形成。這一連串的火山爆發(fā)持續(xù)了三萬年之久，德干地盾火山所噴出的氣體對當時的全球氣候造成了激烈的變化，也影響了當時的生物。這可能是白堊紀—第三紀滅絕事件的原因之一，導致了包含恐龍在內(nèi)的大部分生物絕滅。魚類、陸棲爬行動物、哺乳類的化石記錄也顯示出了相同的跡象。甚至有人認為印度德干地盾火山的連續(xù)爆發(fā)是恐龍滅絕的主要原因。

科學家們認為占地約與阿拉斯加州面積相當?shù)奈鞑麃喌囟芑鹕綆r也是重要的研究對象，它在全球變暖并導致二疊紀末生物大滅絕發(fā)生的事件中扮演著重要角色。西伯利亞火山群噴出的灼熱巖漿流入了西部的通古斯盆地，而那里富集著礦藏資源。熔巖的熱度使該區(qū)域的化石燃料一直燃燒著，當熔巖滲透鹽層后會產(chǎn)生以甲基氯為主的有毒氣體，它有可能是當時臭氧耗盡的地質(zhì)證據(jù)。經(jīng)科學家研究發(fā)現(xiàn)，遍布通古斯盆地的眾多管狀結(jié)構(gòu)地貌很有可能是碳和氯混合的致命氣體噴入大氣后留下的古代火山坑。

對于海底火山爆發(fā)后可能帶來的后果，仍舊值得人類特別關(guān)注。

事實上不僅是古代的火山在陸地上留下了大量遺跡供人們探尋，海底火山的噴發(fā)歷史也越來越受到重視。加拿大阿爾伯塔大學的科學家認為，使海洋動植物遭受滅頂之災的原因是發(fā)生在大約9300萬年前的一次猛烈的海底火山活動。隨著火山活動，大量二氧化碳氣體進入海水中，水中氧含量的嚴重不足導致生活在白堊紀晚期海洋中的數(shù)十萬種海洋生物大規(guī)模滅絕。科學家現(xiàn)在已經(jīng)找出大量證明那場史前超大規(guī)模海底火山活動的證據(jù)，其中包括凝固了的巖漿、巖石碎片和形成于那一時期的沉積層。科學家猜測，當時陸地上的平均氣溫大約是現(xiàn)在的兩倍。但是，在很長一段時間里，他們一直無法解釋是何種原因?qū)е碌厍蜃兊萌绱藴嘏，F(xiàn)在，通過對大量的海底沉積物和巖石標本進行分析，科學家得出結(jié)論，其原因可能是猛烈的火山活動噴發(fā)出的巨量二氧化碳氣體。

挪威奧斯陸大學等機構(gòu)的研究人員測量了挪威沿海火成巖的年代，他們發(fā)現(xiàn)這些由古代海底火山噴涌的巖漿形成的巖石，其形成年代與地球變暖的時期相吻合。全球溫度在2萬年間不斷上升，其原因是大氣中增加了數(shù)萬億噸溫室氣體。但科學界對這些溫室氣體的來源一直有不同的說法，包括火山說、小行星撞擊說等等。根據(jù)這次的測量研究成果，基本可以認定，當時的海底火山活動使巖漿從地底上升，加熱了海底富含有機物的沉積巖，釋放出大量甲烷溫室氣體，從而引發(fā)全球變暖。

過去，人們一直比較關(guān)注陸上火山引發(fā)的自然災害，而對海底火山爆發(fā)的情況了解很少。冰島火山的噴發(fā)，讓人們明白現(xiàn)在需要對這一現(xiàn)象進行更多更細致的研究。科學研究發(fā)現(xiàn)，格陵蘭島過去也曾為植被所覆蓋，但全球性的海洋水溫失衡造成寒流流經(jīng)，才使之成為冰雪覆蓋的大地。由此，可以看出海洋水溫的變化影響巨大。對于海底火山爆發(fā)后可能帶來的后果，仍舊值得人類特別關(guān)注。

要么適應新環(huán)境，要么成為某種極端生物，否則在大滅絕后的重建中依然無法生存。

在集群滅絕的過程中，無論在生態(tài)系統(tǒng)中所處的地位如何，大多數(shù)生物都逃不過劫難。但是，卻總有一些類群幸免遇難，還有一些類群從此誕生或開始繁盛。例如在對第三次大滅絕的研究當中，科學家們發(fā)現(xiàn)，很多軟體動物存活了下來，比如蝸牛的一些種類、蛤蜊以及一些頭足類動物等。而很多腕足類和海百合類動物都成群的滅絕了。對此，長期從事大滅絕研究的美國芝加哥費爾德自然歷史博物館的地質(zhì)學家皮特·瓦格納認為：“我們無法判斷這些改變是如何發(fā)生的。它的發(fā)生可能非常簡單：大滅絕中那么多的物種都滅亡了，而在大滅絕后的‘重建’中，高新陳代謝、可遷移首次成為動物生存的必要條件。”

生命總是以驚人的方式尋求著不斷繁衍下去的道路。2009年5月8日，一個國際科學家小組公布了他們的研究成果：一座不斷噴發(fā)巖漿和有毒氣體的海底活火山竟然是某些海洋生物的“安樂窩”。這座獨特的活火山名叫“NW羅塔-1”，位于關(guān)島附近。盡管那里生存條件極為惡劣，但包括蝦、蟹、帽貝和藤壺在內(nèi)的大批生物都在NW羅塔-1火山附近茁壯生長。領導實施這項研究的美國俄勒岡州立大學火山學家比爾·查德維克說：“它們特別適應這里的環(huán)境，在惡劣的化學環(huán)境下茁壯成長，通常情況下，這些化學環(huán)境對一般的海洋生物是有害的。而不斷噴發(fā)的火山卻在源源不斷給這里的生命提供養(yǎng)分。”研究這些生物或許有助于揭開海洋生命如何適應全球日漸呈現(xiàn)酸性的海洋環(huán)境之謎。查德維克說：“我們可以通過海底火山研究動物如何適應酸性環(huán)境的生活。火山有毒氣體會使噴發(fā)云呈現(xiàn)極度酸性，比胃酸還嚴重。”

能否度過大滅絕在很大程度上取決于某一物種對周圍事物的防護屏蔽能力、生殖、遺傳方式以及某些生理特征等。這也解釋了為什么有些生物會整個類別就此消失，而有些生物卻基本沒有受到影響。當然從上述的最新科學發(fā)現(xiàn)來看如果想要逃過大滅絕，最好成為某種惡劣環(huán)境下的極端生物。

人類要慎重對待自己在生命之網(wǎng)中所扮演的角色。

為什么人類要花那么大精力來研究大滅絕的問題呢？其主要原因就是希望能通過研究歷史來預測未來。我們已經(jīng)知道，像火山噴發(fā)、海洋污染、溫室效應等環(huán)境變化可以導致生物的滅絕，而如果其中一個或幾個因素的大量累積都有可能造成嚴重的生態(tài)災難。從上述對各次大滅絕的原因分析來看，氣候及環(huán)境的劇烈變化恐怕才是最直接的原因。

有生就有死，每一個物種都要經(jīng)歷一個起源、進化、滅絕的過程，但物種大量同時滅絕就令人費解了。不過，科學家們在對占地球表面面積20%的全球6個生物物種最豐富的地區(qū)進行了為期兩年的研究后認為：隨著全球氣候變暖，在未來50年中，地球陸地上四分之一的動物和植物將遭到滅頂之災。由于溫室效應在短期內(nèi)難以逆轉(zhuǎn)，因此在將要滅絕的物種中，有十分之一物種的滅絕會是不可逆轉(zhuǎn)的。人類對加速全球氣候變暖的過程難逃干系，或許還是造成這種變化的主要“推手”。由此看來，人類屬于大地，大地卻不屬于人類。生命之網(wǎng)并非人類所編織，但人類所做的一切最終將影響到這個網(wǎng)絡，也會影響到人類自身。