为什么会发生物种大灭绝？

为什么会发生物种大灭绝？

dds5im · 2022-7-1 20:56:42

没一次地球面临「毁灭危机」，就是物种大灭绝的时刻。
我经常听到各种呼吁，说人类要保护地球。
但实际上，地球经历过的灾难，要比人类经历过的灾难多的多，
地球不需要你的保护，渺小的人类，能保护好自己就不错了。
在地球历史中曾经存在的物种里，99.999% 都已经灭绝了，人类只是其中普通一员而已。
1、氢弹不配挠痒痒
人类目前掌握的最强大武器，是核武器。
最大的那颗，是苏联曾经引爆的 5000 万吨 TNT 当量的沙皇氢弹，爆炸后的电磁脉冲曾经导致地球无线电通讯瘫痪了 60 分钟。
但世界上所有的核武器合在一起，引爆后的能量也不过就相当于一次大地震而已。
原子弹，可以在地表炸出几十米的深坑，氢弹可以炸出两三百米深的巨坑。
这个深坑有 70 层楼那么高，是不是很吓人？
如果把核武器在空中引爆，而不是埋在地下，那杀伤面积还会几何级的增长。
但是在地球面前，这点威力，真的是不够看。
地球刚形成的那几亿年里，也就是宇宙鸿蒙时代的晚期，整个太阳系曾经和一大片陨石带相撞，太阳系内所有的行星，都遭到了大量超级陨石的撞击。
科学界，将其称为晚期小行星大撞击事件。
曾经导致恐龙灭绝的那颗陨石，在这次大撞击事件里，只能算一个不起眼的小虾米。
月球上的陨石坑，密密麻麻，把漂亮的月球都炸成了麻子脸。
这些陨石坑无人干扰，保存完好，最大的一个，深度达到了 8 公里。
能炸出二三百米深坑的沙皇氢弹你觉得很恐怖，那能炸出 8 公里深坑的大陨石，你觉得威力应该有多大?
而人类在火星的表面，已经发现了 63.5 万个直径 1 公里以上的陨石坑。
月球和火星都被炸的那么惨，没道理地球能独善其身，而且地球的面积更大。
所以地球上曾经存在的陨石坑，只会更多。
这些陨石，每一个，都可以灭亡地球生态圈。
但是对于地球麻麻来说，这些陨石都是在挠痒痒。
45 亿年前，在地球形成的早期，曾经有一颗堪比火星大小的天体撞到了地球身上，直接把地球炸碎了一小半，并且把地球的自转轴撞歪了 23°26′。
这颗行星大部分的质量被地球吸收，极少一部分形成了月球。
和这种毁天灭地的大撞击相比，陨石只能算挠痒痒，而氢弹连挠痒都不算。
但撞完之后，地球活的更好了，啥事都没有，这种撞击再来一次它也没事，只不过上面那些唧唧歪歪的人类可能就没了。
2、大过滤理论
可观测宇宙的直径大约有 900 亿光年，至少有 1000 亿个星系，每个星系拥有大概 1000 亿到一万亿颗恒星。
整个可观测宇宙的恒星数量之多，大约是地球上的每一粒沙子，可以对应一万颗恒星。
下次你去沙滩玩的时候比划一下，就知道在宇宙中恒星到底有多不值钱了。
大小和太阳很相似的恒星，仅仅在银河系中，那也有 200 亿颗。
在这 200 亿颗恒星里，大约有 1/5，其宜居带上发现了类地行星。
哪怕这些行星中只有千分之一诞生了生命，整个银行系也会出现 100 万个文明。
只要有一个文明突破了星际旅行技术，不需要很高的速度，它只需要达到脱离恒星引力的最低速度即可。只要在这种缓慢航行中，飞船降落在行星后能利用这颗星球的材料复制自己。
那这个文明，就可以在大约 200 万年里扩散到整个银河系。
这个发达的文明，将成为银河系之王，殖民其他所有的低级文明。
但是人类等了 45 亿年，都没有看到外星人的任何踪迹，我们甚至没有看到有高级的外星文明改造自己所在恒星系的迹象，整个宇宙静悄悄的，死寂一片。
这就是费米悖论。
目前，用来解释费米悖论最靠谱的说法，是大过滤理论。
像我们这种程度的文明，也许在宇宙中到处都有，但每到一个特定的水平，文明就会被毁灭，无数的生命，被这道过滤器给死死的卡住，在不断的毁灭和新生中循环。
到目前为止，还没有任何一个文明能通过这道过滤器，所以我们看不到外星人，这就是大过滤理论。
地球上曾经存在的五次物种大灭绝，从侧面支持了大过滤理论。
3、冥古宙和生命
在那颗堪比火星的天体撞击地球之后，整个地球成为了一个岩浆球，地表温度超过了 1200 度。
地质学家把地球形成最初的五亿年的时间叫做「冥古宙」，意思是当时的地球和幽冥一样恐怖。
由于宇宙空间的温度远低于地球的温度，所以地球表面在快速的变冷，冷却后的熔岩凝结成了一层厚厚的岩石壳。
这段时间，长达一亿年。
地球冷却后的这层地壳，人类看起来可能很厚了，但是和地球一比，非常的薄，如果把地球比作鸡蛋的话，目前的地壳差不多相当于蛋壳的厚度，蛋壳里面，全是熔岩。
大量的水蒸气，随着火山喷发，冲破了地壳，冷却后降落到地表，形成了海洋。
在无数年闪电和火山喷发的高温高压里，大量的无机物变成了有机物，汇聚在海洋之中。
生命，开始了慢慢孕育。
4、毁灭地球的蓝细菌
在最初的几十亿年里，地球上充斥着甲烷、二氧化碳、硫化氢等剧毒物质，温室效应很棒，整个地球非常的温暖。
活跃在地球表面的，是一群厌氧细菌，如海底嗜热菌、厌氧菌、铁细菌、硫细菌和产甲烷菌等。
这个时候，蓝细菌出现了，这是一个「破坏地球」的法外狂徒。
蓝细菌是地球上第一个光和生物，它通过光合作用消耗二氧化碳和甲烷，并把氧气以废气的形式向外排放。
这些氧气，对于当时遍布地球的厌氧菌来说，是致命的毒气。
更过分的是，由于甲烷的温室效应是二氧化碳的 23 倍，在大量的甲烷被这些可恶的蓝细菌分解为氧气后，地球表面的温度急剧下降，导致地球进入了地质史上最长的冰期，休伦冰期。
整个地球，被冰封了长达 3 亿年，温度低至-50℃，生命几乎死绝。
所有的海洋都被厚厚的冰层覆盖，连赤道都不例外，99% 的物种灭绝，只有少数细菌靠海洋火山附近的热量苟延残喘。
可恶的蓝细菌霸占了地球，毁灭了其他细菌，但地球冰封后，它也毁灭了自己。
地球，「完了」。

一次地球大灭绝事件，被地质学家称之为氧气大灾变，发生在 20 多亿年前。
在休伦冰期的三亿年里，依靠火山不断喷发产生的温室气体，地表终于留住了足够的太阳辐射能量，地球开始慢慢的解冻了。
地球复苏后的 10 亿年里，被地质学家称之为无聊的十亿年，也被称做地球枯燥时代，大约是 18 亿年前到 8 亿年前。
这个阶段的地球，环境、生物进化和岩石圈异乎寻常的稳定。
那时候地球的氧气含量，大约是今天的 10~100 分之一。
靠着这少量的氧气，地球终于第一次形成了臭氧层，让紫外线的杀伤力保证在可控范围内，既能诱发遗传物质的变异，又不至于彻底破坏。
而地球冰封时期，诸多物种被隔离在一个又一个小小的火山口附近，独自进化了几亿年，当地球解冻后它们慢慢的遇到了一起，互相交换导致了遗传物质出现了极大的多样性。
这直接导致了寒武纪物种大爆发。
寒武纪物种大爆发出现在大约 5.41 亿年前，在短短的几千万年里，地球上的物种多样性突然出现了爆发式的增长，几乎产生了今天地球上所有动物的「门属」。
地球上所有生物的老祖先，都是这一期间诞生的。
而且寒武纪生命大爆发的化石证据，在地层中非常的明显，所以我们一般把这一时刻，称之为地球生命的起源。
但是在这一次生命大爆发之后，地球上又经历了 5 次生物大灭绝。
5、奥陶纪-志留纪灭绝事件
大约 4.4 亿年前，地球上出现了第一次全球性的生物大灭绝，很多生物的化石，到这里就突然中断了，后面就再也没有出现过。
整个地球，近 85% 的海洋物种灭绝。
岩石上的证据告诉我们，这个时期，地球上出现了 5 次冰川脉冲。
换句话说，地球在打摆子，整个地球的温度忽冷忽热，一会冰封，一会解冻，这种极端状态经历了很多次。
据科学家推测，可能是当时地球上进化出了某种藻类，无人能治，但它一直在吸收二氧化碳并释放氧气。
当把地球上的温室气体消耗一空时，地球陷入了冰封，藻类大规模灭绝。
随着火山气体的不断喷发，温室气体得以恢复，地球再度复苏，残存的藻类又开始爆发式增长，如此反复循环。
很多生物熬不住这种忽冷忽热的极端气候，消失在了茫茫的历史长河。
终于有一天，一种能吃这种藻类的生物进化出来了，地球才脱离了这种状态。
当然，也可能是其他原因，但这次大灾难，是确凿无疑的。
6、泥盆纪晚期灭绝事件
大约 3.65 亿年前，一种比藻类更恐怖的东西进化出来了，它就是植物。
植物具备维管束结构，可以长的很高，而它长出来的木质素，当时的地球没有任何生物喜欢吃。
哪怕到了今天，木质素也没几种生物喜欢吃，木质结构的房屋保存几十年不坏是没有问题的。
陆生植物的疯狂生长，导致了大量的二氧化碳被固定在木质素里，没办法重新进入碳循环，大气中的二氧化碳含量减少了 80% 以上。
大量减少的二氧化碳，导致地球再一次的进入了寒冷时期，全球冰封，导致了严重的物种灭绝事件，包括那些树木自己。
冰封后的树木，被埋藏于地壳之下，最终形成了石油和煤炭，岩层中的碳埋藏率突然暴涨。
这一时期还有个鼎鼎大名的名字，叫冰河时代。
邪恶的森林，彻底破坏了地球生态，灭亡了无数生物，最终也灭亡了自己。
感谢蘑菇和白蚁，如果没有它们消灭那些可恶的树木，地球到今天还沉沦在黑暗的冰河时代。
我们没有确切的证据，但地下大量的石油和煤炭都形成于这一次生物大灭绝时期，这是目前最靠谱的解释。
7、二叠纪-三叠纪灭绝事件
大约距今 2.5 亿年前，在二叠纪与三叠纪之间，发生了一次极其可怕的物种灭绝，是五次物种大灭绝里最严重的一次，仅次于氧气大灾变。
整个地球，98% 的生物被彻底灭绝。
当时西伯利亚地区发生了有史以来最恐怖的火山爆发事件，地壳被炸开了一个直径 50 公里的大口子，无数地幔物质喷涌而出。
整个陆地一半的植物被直接烧毁，造成大气含氧量直线下降，地质资料证明当时的氧含量最高不超过 10%。
而今天的平原，氧含量是 21%，青藏高原的氧含量是 15%，氧含量低于 10% 是什么概念大家品一品。
而大气中的二氧化碳含量，则直线升高到 10%，二氧化硫的含量则涨至 6%。
今天的大气层，二氧化碳含量是 0.05%，当时的 1/200。二氧化硫则几乎没有，被归为「其他杂质」。
当这些地质证据放在一起时，背后所蕴含的恐怖景象，让所有人哪怕想一下，都会倒吸一口凉气。
在恐怖的温室效应下，当时地球的平均温度，

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吴宇 · 2022-7-1 20:57:03

主要原因就是：环境改变的速度>种群基因库更新（变化）的速度
比如小行星撞地球，激起的尘埃遮天蔽日，时间长达几十年，温度降低，植物光合作用减弱，因此植食性动物必然会受到殃及，然后进一步影响肉食性动物。
但如果这个过程是及其缓慢的，比如地球的植物每一年减少0.1%（随口说的数字不要当真），持续若干年，虽然动物也会受到影响，但它们有足够的时间来应对——比如，耐饿的动物更容易活下来，从而使得耐饿基因逐渐覆盖整个种群。
全球变暖（冷）、食物减少、瘟疫肆虐、病毒横行、人为基建、天敌变动，归根结底，都属于环境变化。
又比如：
假设种群的基因型分为AA、Aa和aa，其中AA的竞争力>Aa>>>aa，这种情况下，种群中大多数成员都是AA，少数Aa，没毛病吧？
而环境的改变，使得AA和Aa面临灭顶之灾，此时没有竞争力可言的aa反而成为优势型，一旦环境复原，aa由于缺乏基本的生存能力，可能会致使整个种群走向覆灭。
AA=黑色昆虫，Aa=灰色昆虫，aa=白色，aa由于体色和树干不一样，直接被鸟吃掉，因此种群中几乎都是AA，少数是Aa。
忽然爆发昆虫病毒，对AA和Aa的杀伤力巨大。等A基因减少得差不多了，病毒也蛰伏了，此时昆虫几乎都是aa，被鸟吃，game over。
#
当然，这里举的例子是单个物种，题干中问的是物种大灭绝——大量物种在短时间内（几十年、几百年、几千年）团灭。
由于细菌、真菌和病毒具有相对专一性，只能感染特定的物种，因此不太可能造成大范围的物种灭绝，但也有例外，比如曾经名噪一时的“蛙壶菌”，由于人类的验孕需要，这种真菌伴随着非洲爪蟾接穿洋过海，导致了501种两栖物种的衰减——约占已知两栖类总数的6.5%。其中，90种两栖彻底消失，124个物种的数量下降了90%（濒危），所以有的数据说蛙壶菌灭绝了200多种蛙类。
造成大灭绝的环境因素通常有：温度、海水pH、大气含量、紫外线（臭氧层消失）、人类活动（修路、开山、水坝、战争）、火山喷发等因素。

05olv · 2022-7-1 20:57:40

内在原因是因为生物的本能就是把环境改造成不适合自己生存的样子。
外在原因是地球环境不是绝对稳定的，有时候就是会有一场天灾打破之前的所有积累。
这个就像教培行业嘛，各种学科教育机构，辅导书，辅导教具，各种相关从业人员，讲课的，销售的，代购的，骗人的，躺着收钱的一大堆人搞得欣欣向荣。
这里面就诞生出了很多巨型资本家，专门搞学科教育，只手遮天。
围绕这些教育机构的书店，文具店，便利店，饭馆，理发店，隆江猪脚饭之类的店铺也因为这些机构带来的人流量发展起来了。
甚至诞生了专门给集体上课的补习班提供团餐的外卖店，菜品丰富价格诱人。
游学机构也发展起来了，专门送孩子去别的省份游学。
相关的补习书也开始变得五花八门，各类大型机构都出版了自己的教材，自己的习题，自己的知识体系。
甚至本来就分不同年龄段教学的课程体系分化到了按着性别性格星座血型种族八字去进行个性化定制不同学科课程的程度。
搞得太大，不论是自身的发展影响了国家的教育被铁拳捶了，还是收钱太狠积怨太深某一天民间矛盾爆发了，甚至是世界大战来了。
这些学科教育附带的所有东西一夜之间就会垮干净，跑路的跑路破产的破产，哪怕是附近的学生饭馆都会受到冲击被迫转型。
空荡荡的培训机构大楼可能会沦为破败的小商品市场，也可能就这么封下去。
最终只留下散落满地的资料文件，课本书籍，还有残留在电脑里的一些工作记录，以及墙上斑驳的海报，作为化石，似乎在诉说着曾经的辉煌。
而打擦边球侥幸活下来的小补课班，老师放假后的私人家教，就成了上个纪元的活化石。
史称，学科教育大灭绝

dyw · 2022-7-1 20:57:59

物种的灭绝其实时时刻刻都在发生，可大灭绝事件却极为少见，而且极具灾难性。

那么到底什么是物种大灭绝呢？

      物种大灭绝又被称为聚群灭绝（Mass Extinction），是指生物区系中的大部分成员在很短的地质时间里遭到毁灭，这种毁灭往往是整科、整目甚至是整纲的，可见其灭绝规模之大！
      在地球漫长的46亿年地质史中，一共发生过五次大灭绝事件（big five），而这五次大灭绝事件都发生在显生宙，原因其实很简单，那就是显生宙之后地球生物的种类和数量才达到了非常高的水平，而它们保存在地层中的化石能够帮助我们探索大灭绝事件的发生。

图注：五次大灭绝事件，图片来自网络

那么下面不妨先简单的回顾一下五次大灭绝事件：

图注：五次大灭绝事件发生的时间和灭绝比率，图片来自网络

1.奥陶纪大灭绝（Late Ordovician mass extinction）

发生时间：距今4.5亿至4.4亿年前
灭绝规模：27%的科，57%的属，85%的种[1]
代表动物：鹦鹉螺、三叶虫
   奥陶纪是古生代的第二个纪，开始于距今4.95亿年前，那时候气候温暖，陆地面积较小，地球上有面积广阔的海域。在漫长的4500万年中，海洋浅海为无脊椎动物的繁荣提供了优越的条件，海百合、珊瑚、三叶虫、鹦鹉螺等海洋生物大量繁衍生息。
   变化发生在奥陶纪末期，南方的冈瓦纳大陆逐渐漂移进入地球的南极区域，大陆位置的改变影响了大气和海洋环流，导致全球温度骤然下降，地球进入了冰川期。气候变冷了，大量水分变成冰凝结在南极地区，全球海平面下降。
   曾经繁荣的浅海露出水面，变成了不毛之地；在水足够深的地方，冰冷的海水让也让其中的生物难以适应，纷纷死亡。这次大浩劫席卷全球，85%的动植物物种灭亡，大型的鹦鹉螺和很多种类的三叶虫损失殆尽。
   奥陶纪大灭绝是地球历史上的第一次大灭绝，就灭绝规模而言在五次大灭绝中排名第二，只有极少数物种逃出这次以及后来的几次劫难生存到现在。如今在太平洋和印度洋中的部分地球还有活的鹦鹉螺生存，但是体积最大不过20多厘米，而在奥陶纪曾经出现过甲壳长达10米的巨型鹦鹉螺（房角石），只留下少数化石让我们凭吊了。

图注：裸露的浅海留下了房角石巨大的外壳，图片来自网络

2. 泥盆纪大灭绝（Late Devonian extinction）

发生时间：距今3.75亿至3.6亿年前
灭绝规模：19%的科，50%的属，70%的种[2]
代表动物：盾皮鱼类、无颌鱼类
   泥盆纪是古生代的第四个纪，开始于距今4.16亿年前，结束于距今3.54亿年前。泥盆纪时期的地球陆地面积扩大，气候温暖，生命形态发生了巨大的变革，这些变革表现为植物的出现、昆虫的萌发、鱼类空前繁荣、两栖类登上陆地等。正是由于当时鱼类在门类和数量上的繁盛，泥盆纪又被称为“鱼类的时代”。
   灭绝事件发生于泥盆纪末期，由于地壳运动频繁，全球气温下降，海平面下降，导致大量海洋动植物死亡，而陆地生物受到的影响却并不大。
      与其他任何一次大灭绝不同的是，泥盆纪大灭绝包括了距今3.65亿年前和距今3.55亿年前两个灭绝高峰，中间的1000万年动植物则出现了明显的恢复。据统计，泥盆纪末期有约82%的海洋生物灭亡，其中就包括盾皮鱼类和无颌鱼类，而浮游植物、三叶虫等也受到了沉重打击。
      泥盆纪大灭绝是地球历史上的第二次大灭绝，就灭绝规模而言在五次大灭绝中排名第四。在这次灭绝中，包括邓氏鱼在内的盾皮鱼类全面消失了，它们坚硬的外壳变成了化石，成为属于泥盆纪的回忆。

图注：地质运动导致的大规模火山爆发导致了海洋生物的大量绝迹，图片来自网络

3.二叠纪-三叠纪大灭绝（Permian–Triassic extinction event）

发生时间：距今2.52亿年前
灭绝规模：57%的科，83%的属，90-96%的种[3]
代表动物：三叶虫、板足鲎
      二叠纪是古生代的最后一个纪，开始于距今2.95亿年前，结束于距今2.5亿年前。二叠纪时期的地球陆地面积进一步扩大，大陆板块联接成为联合古陆，而海洋的面积减小。当时地球上的动植物进一步演化，海洋中的无脊椎动物和鱼类依然兴旺，陆地上两栖动物繁盛，爬行动物开始兴起并演化出许多不同的类群。
   浩劫于二叠纪末期隐现，联合古陆的出现改变了大气循环，在大陆内部形成了干旱气候，气温甚至超过了40度。陆地的扩大使得海平面不断下降，原本富饶的浅海变成了陆地。不断攀升的气温又造成了海洋缺氧，海水中不依赖氧气的细菌不断繁衍，同时释放出来大量的硫化氢。作为有毒气体的硫化氢毒害海洋和陆地的生物，并且破坏臭氧层，加重温室效应。
   与此同时，大规模火山喷发和陨石撞击也可能加剧了环境的恶化，大灭绝不可避免的发生了。据统计，二叠纪末期有约95%的物种灭绝，其中包括70%的陆生脊椎动物和96%的海洋生物，其中三叶虫、板足鲎等完全消失，其他动物也都遭受重创。
      二叠纪大灭绝的破坏力之大，直到500万年后，地球的生态系统都没能完全恢复过来。二叠纪大灭绝是地球历史上的第三次大灭绝，就灭绝规模而言在五次大灭绝中排名第一，因此被称为大灭绝之母。

图注：二叠纪末期的大灭绝重创了当时的合弓纲，图片来自网络

4.三叠纪-侏罗纪大灭绝（Triassic–Jurassic extinction event）

发生时间：距今2.01亿年前
灭绝规模：23%的科，48%的属，70-75%的种[4]
代表动物：波斯特鳄、布拉塞龙
      三叠纪是中生代的第一个纪，开始于距今2.5亿年前，结束于距今2亿年前。三叠纪时期联合古陆面积继续扩大，气候继续保持着干燥炎热的特征。经过上一次大灭绝之后，动植物在三叠纪时期开始恢复和发展，代表事件就是爬行动物崛起，其中不但出现了主龙类和恐龙，还出现了会飞的翼龙和生活在水中的水生爬行动物。除了爬行动物，原始的哺乳型动物也出现了。
      三叠纪末期，联合古陆开始分裂，导致一系列剧烈的火山喷发。火山喷发放出大量的二氧化碳，产生了温室效应，使得全球性的温度上升。高温带来了一系列的灾难，大量植物死亡，陆地上一片荒芜，海洋中到处都是死寂。
      就这样，炎热干旱再次将动植物推向死亡的边缘，很多物种因此而消失。据统计，三叠纪末期有约76%的物种灭绝，其中以海洋生物居多，消失的动物包括大型主龙类、大型两栖动物及海洋中除鱼龙、蛇颈龙之外大部分的水生爬行动物等。
      三叠纪大灭绝是地球历史上的第四次大灭绝，就灭绝规模而言在五次大灭绝中排名最后。最近的研究显示，三叠纪大灭绝一直持续到侏罗纪初期（因此也被称为三叠纪-侏罗纪灭绝事件），在这次灭绝中虽然有很多动物消失了，但是却给一群奇异的生物创造了崛起的条件，恐龙的时代即将来到。

图注：三叠纪-侏罗纪灭绝事件中存活下来的恐龙，图片来自网络

5.白垩纪-古近纪大灭绝（Cretaceous–Paleogene extinction event）

发生时间：距今0.66亿年前
灭绝规模：17%的科，50%的属，75%的种[5]
代表动物：非鸟恐龙、翼龙、沧龙
      白垩纪是中生代的最后一个纪，开始于距今1.42亿年前，结束于距今0.66亿年前。白垩纪时期联合古陆早已不复存在，各大洲也已经有了今天的样子，当时的气候温暖湿润，形成了明显的四季更替。白垩纪是生命进化的重要阶段，代表了中生代的巅峰时期，当时的地球是恐龙的家园，翼龙和沧龙则分别占据了天空和海洋。除了恐龙，被子植物开始取代裸子植物，哺乳动物继续进化，原始鸟类也出现在天空中。
      一场意外在白垩纪末期降临，一颗彗星撞击了地球，随即引发了火风暴、海啸、地震、火山爆发等一系列灾难，短时间内杀死了大量生物。撞击后产生的灰尘进入大气层，遮住了阳光达数年之久，导致全球温度急剧下降。没有了阳光，植物就无法进行光合作用，动物就没有了食物，食物链的崩溃造成了更大规模的死亡。
      据统计，白垩纪末期有约75%的物种灭绝，消失的动物包括恐龙、翼龙、海生爬行动物、菊石等，只有体型很小的动物活了下来。这次灭绝事件是地球历史上的第五次大灭绝，就灭绝规模而言在五次大灭绝中排名第三。
      因为恐龙（非鸟恐龙）的消失，白垩纪大灭绝成了最为人们所熟知的灭绝事件。尽管恐龙灭绝了，但是许多动物却生存下来，直到今天它们还生活在我们身边，比如蝾螈、乌龟、蛇、鸟类（恐龙的后裔）等。白垩纪灭绝最重要的贡献是为哺乳类的进化敞开了大门，在千百万年后更是出现了万物灵长的人类。

图注：白垩纪-古近纪灭绝事件中死亡的霸王龙，图片来自网络

为什么会发生大灭绝？

      关于大灭绝的原因一直存在着争论，一般而言，当长期处于压力之下生物圈的遭受到短暂冲击，就可能导致大灭绝的发生[6]。生物多样性越高，导致大灭绝发生的可能性就越大，而且一些扰动（比如小行星撞击）就更可能形成波及全球的大灭绝事件。

图注：发生在二叠纪末期的大灭绝事件，图片来自网络

      2006年，艾伦斯和韦斯特提出了“压力-脉冲”模型，在这个模型中，造成大灭绝通常包括了两个原因：一个是对生态系统长期的压力-压力；另一个是压力期结束时的突发灾难-脉冲[7]。他们对整个海洋灭绝率的分析表明：无论是长期的压力还是突发的灾难都不足以导致灭绝率的显著增加！

图注：“压力-脉冲”模型在泥盆纪灭绝事件中的展示，图片来自网络

图注：显生宙以来海洋灭绝事件比率图，图片来自网络

   麦克劳德在2001年曾经统计了一些造成大灭绝的原因，比如：泛布玄武岩事件，也就是大规模长时间的火山喷发，在每次大灭绝事件中都有发生；海平面下降，多次关联大灭绝事件；小行星撞击，只在白垩纪-古近纪灭绝事件中成为直接诱因。

图注：泛布玄武岩事件，图片来自网络

图注：小行星撞击地球，图片来自网络

大灭绝是否存在规律？

      许多科学家认为大灭绝是有规律的，也就是周期性，比如劳普和赛普科斯基就在1984年发表的文章《地质历史中物种灭绝的周期性》指出每个2600万至3000万年前就会发生一次大灭绝事件[8]。罗德和马勒则在2005年发表《化石多样性的循环》一文中提出大灭绝的周期是6200万年[9]。
从白垩纪-古近纪灭绝事件至今，已经过去了6600万年前，想到周期性便不禁瑟瑟发抖！
   关于大灭绝周期性原因的解释包括有银河系平面上的震荡，穿越银河系的旋臂，地球化学变量的波动等。但是海洋大灭绝的数据并不符合大灭绝的周期性，所以大灭绝存在规模还只是一个科学假说，并没有证据能够证明
第六次大灭绝事件

      尽管科学界将地球历史上的生物大灭绝分为五次，但其实还有第六次大灭绝，那就是全新世灭绝事件（Holocene extinction），而我们人类正是这次大灭绝的制造者。

图注：六次大灭绝事件理论，图片来自网络

图注：人类的活动正在导致越来越多的动植物灭绝，图片来自网络

   自从人类出现之后，特别是工业革命以来，对环境肆无忌惮地破坏和对动物不加限制的捕杀已经造成了大量动植物的灭绝。1600年至今的400多年中已经有724种高等动植物灭绝，其中就包括我们熟知的渡渡鸟、袋狼、白鳍豚，很多物种甚至在人类发现之前就已经灭绝了。目前物种的灭绝速度是正常条件下的100至1000倍[10]，如果按照这个速度发展下去，到2050年，地球上将有37%的物种消失。与已经灭绝的物种相比，更多的物种正处于濒临灭绝的状态。

图注：今天人类对环境的影响与三叠纪-侏罗纪灭绝事件的相似之处，图片来自网络

   如果我们人类再不实行切实有效的保护措施，第六次大灭绝将无法避免，而身处自然界和食物链中的我们也无法逃脱万劫不复的宿命。
我们距离大灭绝并不遥远，因为我们正身处大灭绝之中！

Jason_Song · 2022-7-1 20:58:47

在原初生命诞生之后的三十多亿年里，发生过无数次灭绝。学者们凭借着蛛丝马迹，探寻着这些大灾难背后的秘密与规律。1982年，Jack Sepkoski与David M. Raup天才般地采用统计方法研究了地质历史时期的生物种类变化，于是，有了古生物圈子人尽皆知的“Big five”(也就是著名的五次生物大灭绝)——奥陶-志留纪大灭绝、晚泥盆世大灭绝、二叠-三叠纪大灭绝、三叠-侏罗纪大灭绝，以及无人不知无人不晓的，白垩-古近纪大灭绝。

Big five 的首秀

这些事件分别摧毁了当时地球上85%、70%、96%、75%与75%的物种，引发了能够改变地球整体形貌的巨大变化。当然，这些数字并不能让我们直观地体会到这些灾难来临时的状况，就像现在，虽然我们可能正在处于一次巨大的灭绝事件当中，但这无法让我们直观地理解消亡本身。
所以我们今天不去谈那些过往的，如史诗和传说一般的大灭绝事件。我们今天聊一个在地质历史时期小型的。甚至可以称之为微不足道的灭绝事件——当然，虽然它没有导致末日一般的灾害，但是它依然极其重要，甚至在某种意义上，它比任何一次灭绝事件都与我们更加息息相关。
让我们回到5550万年前，这距离上一次大灭绝事件(白垩-古近纪大灭绝)1000万年左右。在那一个春夏之交，天使吹响了长号，燃烧着的陨石从中天坠落，焚尽了世间的一切，白昼晦暗，星月无踪。陆地、海洋与天空的主宰者彻底消亡，只留下断壁残垣，等待后来者慢慢拾捡。

直径180公里的希克苏鲁伯陨石坑。影像来源：NASA/JPL-Caltech

不过在灾难发生1000万年之后，这个世界又重新恢复到一派欣欣向荣之中：哺乳动物迅速辐射，发展出了多种多样的类型；爬行动物依旧统治着许多地方，继承着来自中生代的家业；辐鳍鱼纲开始主宰海洋，它们与新产生的造礁生物一起构建了浅海的生态环境；甚至孑遗下来的鸟类也占据着广泛的生态位，巨大的冠恐鸟(Gastornis)游走在大地上，似乎在追忆先祖的荣光——一切都繁盛不已，连带着彻底崛起的被子植物——在这个新世界，大型的植食性哺乳动物还没有登场，尽管种类稀少，但茂密的森林还是满满当当地覆盖着大陆，几乎没有留下一点空地。
就在这一片繁盛景象之下，在海洋中，一个意外骤然降临。
时至今日，这次意外的原因依旧众说纷纭，不过它的结果我们却十分清楚：一种名为有孔虫的小玩意儿，在这次意外中，迎来了新生代最大的一次灭绝事件。

现生的有孔虫，由于精美的外形，在许多地方会被当做纪念品出售

有孔虫是一种古老的生物，它的历史几乎与整个后生动物类群一样久远。它也是我们日常最容易见到的化石物种，你甚至可以在家中找到它们——如果你们家中采用了石灰岩的装潢材料，那么十有八九你可以在上面找到这玩意儿。当然，假如你家里没有的话，你可以在周边的大型商场见到它——几乎到处都是。

装潢材料中很常见的有孔虫化石。只要仔细观察身边的这类白色灰岩，基本都能看见。

当然，不仅仅是现代人，古埃及的法老们也几乎与它们天天见面，甚至死后也与它们同穴而寝。这些躺在金字塔石块上的化石动物叫做货币虫(Nummulites)，这是一种原生生物——虽然壳体直径可以达到十多厘米。它由古罗马时期伟大的地理学家、历史学家斯特拉波(Strabo)首次记录。他在《地理志（Geography）》中写道：

我在金字塔上看到的一件奇妙的事情不容忽视：金字塔前有成堆的碎石；其中发现的小薄片在形状和大小上都像扁豆；另一些则堆在一起，就像剥了一半皮的谷物。当地人士说这些是已经石化了的，工人所遗留下的食物。

当然，货币虫并没有在这次意外中灭绝，倒霉的是另外一大类群：底栖有孔虫。

细节很完整的货币虫——这个体型算是小的

金字塔上的货币虫，它们被斯特拉波认为是金字塔建造者扔掉的豆子所化。

在这次事件中，底栖有孔虫数量锐减，灭绝了全部物种的30%~50%。而与之同时发生的，则是一次惊人的碳排放事件：根据估算，大量二氧化碳被排放，速率高达平均每年约4000000000吨——而这样迅速大量的碳排放，极有可能持续了整整五万年。而随着大气二氧化碳浓度的不断升高，地球平均温度也随之上涨了5~8℃。这次事件被称之为“古新世-始新世极热事件(Paleocene–Eocene Thermal Maximum)”，简称，PETM。
PETM在发现之初，便因为其突如其来的插入以及过大的δ18O偏移值而被当做误差而舍弃。直到1991年，加州大学圣巴拉拉分校的Jim Kennett在南大洋钻芯中再次注意到了这个异常的同位素变化：在古新世与始新世的交界处，δ13C与δ18O均出现了异常的漂移。δ18O的偏移对应着温度的急剧上升，而δ13C的偏移则代表了大气中二氧化碳含量的激增。

而更有意思的是，除了灭绝之外，有孔虫类群还出现了更加奇怪的响应——2002年，Deborah Thomas注意到，这批钻芯样品中的有孔虫壳体只有PETM之前和PETM的δ13C值，而缺失中间的过渡状态。也就是说，在碳排放出现伊始，有孔虫便停止了繁殖，又或者，碳排放的速度极快，以至于无法被化石记录下来。
这样迅速的碳排放很难用一般的火山排气来解决。虽然格陵兰岛的火山活动也处于同一时间段，但研究人员怀疑它能否实现这样迅速而广泛的影响。人们开始将目光投向另外一种重要的碳源——甲烷气水包合物(Methane ice)。这个名字可能大家并不熟悉，但是它的另外一个名字在十年前可谓是家喻户晓——可燃冰。
由于这些可燃冰内的甲烷是微生物代谢产生的，因此天然具有更加极端的δ13C的负漂移值。在同等情况下，甲烷能够造成比二氧化碳更为明显的碳同位素偏移。但是即便如此，也无法解释为什么δ13C的负偏移几乎稳定的持续了4.5万年——除非有额外的碳参与进来。
可是哪里能变出这些额外的碳呢？
福尔摩斯有言：“当你排除了一切不可能之后,剩下的无论多么不合理,也一定就是真相。”虽然搞科学不能靠排除法来探寻真理，但是这确实是一个极其有用的探路方法——当人们绞尽脑汁也无法补上这额外的碳时，那么这些碳或许只能来自于地球之外——2003年，罗格斯大学的Dennis Kent大胆判断，导致PETM的大量碳来自于一颗富碳小行星的撞击。
他的证据是地层中发现的单畴磁性纳米颗粒，这不同于微生物产生的磁性颗粒，只能来自于外太空中。不过他的想法并没有受到广泛的重视。毕竟1000万年前小行星才撞了一次地球，这又变出一个来，似乎有些，太过频繁了？

透射电镜下的单畴磁性纳米颗粒

当然，更加重要的反驳主要来自于碳的需求量。如果这次事件是小行星导致的，那么它需要贡献上千亿吨外星碳——这简直是无法想象的事情。但是，假如小行星并非是主要的碳源贡献者，而是一个触发过程，那么模型或许又会变得很不一样。小行星的撞击会加速地球上甲烷水合物的释放过程，也会诱发剧烈的火山活动，而它本身携带的碳也能够在短期内迅速拉升大气中的碳含量。而这一切的结果就是，一次明显异常的，快速的升温事件。
那么我们有证据吗？第一个证据是间接的，但非常有趣，2013年，仁斯利尔理工大学的James Wright和Morgan Schaller发现了一个极其古怪的黏土沉积。它表现为极其均匀的条带交错，因此代表着一种周期性的沉积事件。根据他们的判断，这一沉积过程是由季节性的日照导致的。如果他们的判断正确，那么这一组沉积物就成为了PETM事件中精度最高的参照物。

呈现出规律性沉积的黏土层

他们测量了黏土中的同位素变化，发现δ13C的下降速率比以往估计的还要迅速，在短短13年里便下降了千分之四——这并非是个小数字，二叠纪末大灭绝时的快速升温事件发生时稳定碳同位素的漂移也不过千分之五，而它的时间尺度则是数万年。极端快速的碳排放似乎使得小行星撞击变成了更加可信的驱动因素。

2016年，Morgan Schaller又报道了一个直接证据，即在美国大西洋沿岸发现的，位于PETM界线的冲击玻璃。这是小行星撞击的一大证据，但是直到现在，我们仍旧无法盖棺定论，因为最为重要的证据——撞击坑，至今没有丝毫线索。
但撞击坑并不是最大的谜团——真正的谜团在于灭绝。从任何地球化学指标来看，PETM都是灾难性的、剧烈的、突如其来的重大变故，但是它却没有诱发一次严重的大灭绝——与之相反的是，这反倒成为了一次重要的辐射事件。
底栖有孔虫遭遇了巨大打击，而浮游有孔虫则迅速演化，占据了浅表海洋。鱼类依旧繁盛，甚至在热带地区迎来了一个小高峰。昆虫迅速扩张，也迎来了数量和种类的增长期。而哺乳动物也迎来了光辉灿烂的黎明：偶蹄类、奇蹄类和灵长类在这一事件中暂露头角——甚至可以说，人类就是起源于这样的高温之中，与之相伴的，还有有史以来最大的蛇，以及最小的马。

始祖马（Hyracotherium），严格来说，它并不是真正的马。

最大的蛇——泰坦巨蟒（tianoboa cerrejonesis），它的体长或许能超过12m。一般认为，它的出现与当时的高温环境密不可分。

看起来，似乎一切都安然无恙，除了倒霉的底栖有孔虫。
这不是一次激动人心的巨大变革，但那迅速的碳排放却让我们感觉似曾相识——PETM或许是地球历史上最接近于现在的气候变化事件。但实际上，在工业革命的加持下，PETM的小行星、火山活动与甲烷水合物只能相形见绌——我们面对的是前所未有的碳排放过程，是PETM这种自然附加意外导致的极端事件的十倍之多。目前人类每年排放的二氧化碳当量约为每年37000000000吨，按照这个速度，我们将在150年后追上PETM所排放的碳总量。在这个尺度下，没有人能预料接下来会发生什么。

A: 显生宙大灭绝事件的次数与海洋生物灭绝率；B,C: 预估的全球灭绝情况。在碳排放无法得到抑制的情况下，我们很有可能在短期内遭遇与过往大灭绝损失相当的灭绝事件。

“生命会找到出路”——我们无法预判几千万年之后发掘我们这一时代地层时会看到什么。即便从工业革命算起，人类碳排放的迅速增长也不过两百多年。在地质历史的尺度来看，200年算得了什么呢？它甚至不足以画出一条清晰的线条，提供哪怕一个小小的数据点。
但是，如果我们真的处于灭绝的序幕，那么我们是否会被记录就变得不再重要。在我们身后，会有数千年，数万年，数十万年的地层记录下我们所做的一切。它会变成一条缓慢的恢复曲线，而恢复的速度将取决于灭绝的烈度与完全不可预期的反馈事件。
从未有哪一种生物像今天的人类一样牢牢握住了书写自然的笔，而要写下什么，就在此间的抉择之中。
唯一遗憾的是，序章已经开始，我们永远无法轻而易举地将这支笔弃置身外。
PS: 本文所有数据均为估算数值，不必要过于纠结。
参考文献

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为什么会发生物种大灭绝？

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