第三次生物大灭绝 _生活百科

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第三次生物大灭绝【第三次生物大灭绝】第三次生物大灭绝发生于距今2.51亿年前的二叠纪末期，是五次物种大灭绝事件中最严重的一次，造成了98%的海洋生物以及96%的陆地生物都在50万年内忽然消失，大量的生物“蒸发”殆尽，整个海洋、陆地的生命迹象都基本消失。科学家推断这场灾难的原因是西伯利亚暗色岩（地球发生过的最大规模的火山喷发）喷发引发许多连锁反应造成的。
基本介绍中文名：第三次生物大灭绝
外文名：The third mass extinction
主要灭绝动物：丽齿兽、二齿兽、三叶虫、麝足兽
别名：西伯利亚暗色岩灭绝事件
简称：二叠纪大灭绝
距今：2.51亿年前
年代测定相关词条：二叠纪在公元二十世纪之前，二叠纪与三叠纪交界的地层很少被发现，因此科学家们很难準确地估算灭绝事件的年代与经历时间，以及影响的地理範围。在1998年，科学家研究中国浙江省长兴县煤山附近的二叠纪/三叠纪岩层，他们採用铀-铅测年方法，研究锆石中的铀/铅比例，估计二叠纪-三叠纪灭绝事件的发生年代为2亿5140万年前（误差值为30万年），并发现此后有随着时间持续增高的灭绝比例。在灭绝事件发生时，全球各地的碳13/碳12比例极速下降约9‰ 。因为二叠纪/三叠纪的界线难以用放射性定年法测定，科学家们多用急剧下降的碳13/碳12比例，测定岩层中的二叠纪/三叠纪交界。在二叠纪与三叠纪交界时期，陆地与海生真菌曾有急剧的增加，原因应是当时有大量的植物与动物死亡，使得真菌得以迅速繁衍。因为二叠纪/三叠纪的界线难以用放射性定年法测定，也缺乏参考用的标準化石，古动物学界一度使用真菌的繁衍高峰，测定岩层中的二叠纪/三叠纪交界。但是真菌定年法的最初提倡者，指出真菌的繁衍高峰，可能是三叠纪最早期生态系统的反覆发生现象。真菌的繁衍高峰理论在最近几年遭到许多质疑，例如：最常发现的真菌孢是Reduviasporonites，在本世纪被发现其实是藻类化石、真菌的繁衍高峰似乎不是全球性现象、在许多地层中，真菌的繁衍高峰与二叠纪/三叠纪界线并不一致。藻类被误认为真菌胞，可能代表三叠纪时期全球各地湖泊增加，而非生物的大量死亡与腐烂。在2009年的一个研究，则以生物化学方式分析Reduviasporonites的组成，例如：碳同位素、氮同位素、碳/氮比例，发现Reduviasporonites的组成接近真菌。关于这次灭绝的过程、经历时间、以及不同生物群的灭绝模式，仍然相当模糊。一些证据显示这次灭绝事件持续约数百万年，而在二叠纪的最后100万年，急遽地达到高峰。在2000年，科学家研究浙江煤山的许多富含化石的地层，藉由统计分析指出，这次灭绝事件只有一个灭亡高峰期。但是，之后近年的研究指出不同的生物群在不同的时间点灭亡；举例而言，虽然年代难以确定，介形纲（Ostracoda）与腕足动物的大规模灭绝，先后相差了72万年到122万年之间。在格陵兰东部的一个化石保存良好的地层，动物群的衰退集中在6万到1万年之间，而植物群的衰退则持续约数十万年之久，但也显示灭绝事件对造成全面性的影响。一个较早期的研究，认为当时有两个灭绝高峰期，相隔500万年，这段期间的生物灭绝高于正常标準；而最后的灭绝高峰，造成当时约80%的海洋生物灭亡，其余海生生物则多在第一次的灭绝高峰与灭绝间期消失；近年仍有研究引用这个假设。若根据此一理论，第一次的灭绝高峰发生于二叠纪瓜达鹿白阶末期。瓜达鹿白阶末期灭绝事件对海生生物的冲击，随地区与物种的不同，而有不同程度的影响。举例而言，腕足动物与珊瑚有严重的大量灭亡。所有的恐头兽类灭亡，仅有一属继续存活。在有孔虫门中，体型大型的纺锤虫目（Fusulinida）也仅有费伯克蜓科（Verbeekinidae）继续存活。主要影响距今约2.5亿年前的二叠纪末期，发生了生物史上最严重的大灭绝事件，估计地球上有96%~97%的物种灭绝，其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫、海蝎、板足鲎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖的合弓纲（似哺乳动物爬行动物）受到了重创，顶级捕食者丽齿兽、大型植食性动物二齿兽、麝足兽、前缺齿兽都灭绝了。这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失，让位于新生物种类，生态系统也获得了一次最彻底的更新，为恐龙等爬行类动物的进化铺平了道路。科学界普遍认为，这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。其他各次大灭绝所引起的海洋生物种类的下降幅度都不及其2/3，也没有使生物演化进程产生如此重大的转折。灭绝猜想海中生物在二叠纪-三叠纪灭绝事件中,海生无脊椎动物的灭亡程度最大。在中国南部的一些富含化石的地层，在329属的海生无脊椎动物中，有280属在二叠纪最后两个沉积层（以发现牙形石化石为标準）消失。根据统计分析的结果，二叠纪末海洋生物的物种数量降低，多是因为灭亡，而非物种形成的减少。受到此次灭绝事件影响最严重的生物群，是具有碳酸钙外壳的海洋无脊椎动物，尤其是吸收环境中二氧化碳以製造外壳的物种。在正常时期，底栖生物的灭亡率高。这次灭绝事件使底栖生物的灭亡率，达到正常时期的数倍。以灭绝比例来看，海洋生物遭受灾难性的灭亡。继续存活的海生无脊椎动物则包含：腕足动物门（它们的数量在灭绝事件后持续了一段缓慢的衰退）、菊石亚纲的齿菊石目与海百合纲（几乎灭亡，但后来再度繁盛、多样化）。灭亡比例最高的海洋生物，通常具有良好的循环系统、複杂的气体交换机制、以及部分的钙质外壳。钙质外壳最多的物种，则是灭亡比例最高的生物。以腕足动物为例，继续存活的物种体型较小，且是多样化生物群落中的数量稀少成员。自从二叠纪中期（罗德阶，Roadian）之后，菊石亚纲已经历长时间的衰退，达约3000万年之久。瓜达鹿白阶（Guadalupian）末期的有限度灭绝事件，使菊石的差异性大幅减少，环境因素可能导致这次的灭绝事件。菊石的低多样性与低差异性持续到二叠纪末灭绝事件；然而，二叠纪末灭绝事件的範围广泛、过程迅速。在三叠纪，菊石开始迅速多样化，但物种之间的差异性仍然不大。在二叠纪时期，菊石的形态空间逐渐有限。在进入三叠纪的数百万年后，菊石再度发展出原始的形态空间，但不同演化支已出现差异。陆地无脊椎动物在二叠纪时期，陆地的昆虫与其他无脊椎动物非常繁盛、多样化，其中也包含地表上曾出现过的最大型昆虫。发生在二叠纪末的灭绝事件，是目前已知唯一的昆虫大规模灭绝事件，其中有八、九个昆虫的目消失，而至少十个目的物种减少。古网翅总目（Palaeodictyopteroidea）在二叠纪中期开始衰退，这段时间可能与植物群的变化有关係。昆虫的衰退高峰发生于二叠纪晚期，这段时间的高峰则可能与植物群的变化（由气候变化造成）无直接关联。在二叠纪-三叠纪灭绝事件的前后，昆虫的化石有极大的差异。许多古生代的昆虫多在二叠纪-三叠纪灭绝事件后消失，只有舌鞘目、Miomoptera（内翅总目的一目）、原直翅目继续存活到中生代。外翅总目、单尾目、古网翅总目、Protelytroptera（舌鞘目的一亚目）、原蜻蜓目在二叠纪末灭亡。在一些保存状态良好的三叠纪晚期地层中，通常可发现与现代昆虫族群相关的化石。陆地植物植物生态系统陆地植物的化石纪录很少见，大多数是花粉与孢子。所有大型灭绝事件对植物造成的影响，只有到科的层级。若以种层级来看，减少的物种大部分可能是埋藏过程造成的假象。若以优势物种与地理分布来看，可发现植物生态系统有重大的变动。在二叠纪/三叠纪交界时，优势的植物群改变，许多陆地植物突然开始衰退，例如荷达树（裸子植物）与舌羊齿（种子蕨）。在二叠纪/三叠纪交界之后，原本占优势的裸子植物被石松门取代。一个针对格陵兰东部沉积层中的花粉与孢子研究，显示在灭绝事件发生前，当地有密集的裸子植物森林。在海生无脊椎动物群衰退时，这个大型森林也开始消失，而小型草本植物开始多样化（包含石松门的卷柏与水韭）。裸子植物后来一度兴盛，然后大量灭亡。在二叠纪末灭绝事件期间与之后，植物群发生数次兴衰循环。优势植物群从大型木本植物变动到草本植物，显示当时许多的大型植物遭到环境改变的压力。植物群落的接续与灭绝，发生于碳13/碳12比例极速下降之后，但两者时间并不一致。裸子植物森林的复原，花了约400万到500万年。煤层缺口在三叠纪早期的地层中，没有发现煤矿床，而三叠纪中期的地层中，煤矿床薄，而且品质低。关于煤层缺口的成因有许多假设。有科学家认为，当时有许多新的真菌、昆虫、以及脊椎动物出现，这些具侵略性的动物造成植物的大量死亡。但是，这些动物也因二叠纪-三叠纪灭绝事件而大量灭亡，不太可能是煤层缺口的主因。有可能所有可形成煤矿的植物，在这次灭绝事件中几乎灭亡；而在1000万年之后，新的植物才适应潮湿、酸性的泥炭沼泽，而出现可形成煤矿的新植物。非生物性因素，则包含：减少的降雨、或增加的碎屑沉积物。最后，三叠纪早期的各种沉积层很少被发现，煤层的缺口可能反映了沉积层的稀少状况。有可能形成煤矿的三叠纪早期生态系统，目前还没有被发现。例如在澳洲东部，当时可能长时间处在寒冷的气候，这种天气状况适合泥炭的形成。在可以形成泥炭的植物中，有95%在这次灭绝事件中消失。但是，澳洲与南极洲的煤矿床在P-Tr事件发生前，就已经消失。陆地脊椎动物在二叠纪末期，许多陆地脊椎动物消失，而某些演化支甚至几乎灭亡。某些存活的族系，并未长时间继续存在，而其他族系则开始多样化，并长期存活着。有充足证据显示，超过2/3的陆生两栖动物、蜥形纲、兽孔目的科在这个灭绝事件中消失。大型的草食性动物遭受严重的打击。除了前棱蜥科，几乎所有的二叠纪无孔亚纲动物灭亡；龟鳖目具有无孔类的头骨，被认为可能是从前棱蜥科的近亲演化而来（或是双孔亚纲）。盘龙目早在二叠纪末期前就已灭亡。由于二叠纪的双孔亚纲化石很少，无法确定灭绝事件对双孔亚纲所造成的影响；双孔亚纲包含大部分的爬行动物，例如蜥蜴、蛇、鳄鱼、恐龙、以及恐龙的后代鸟类。课题研究原因分析早期的研究认为在二叠纪末灭绝事件后，地表的生物迅速的复原，但这些研究多是针对在灭绝存活的先驱生物（Pioneer organisms）的研究结果，例如水龙兽、三尖叉齿兽。近年的大部分研究认为，当时经历相当长的时间，生态系统才恢复以往的高度多样性、複杂的食物链、与众多生态位。在灭绝事件后，发生数次的灭绝波动，限制栖息地的复原，因此生态系统花了长时期才完全复原。研究指出，地表生态系统直到进入三叠纪中期，约是灭绝事件后400万到600万年，才开始复原。研究人员更指出，直到灭绝事件后3000万年，进入三叠纪晚期，地表生态系统才完全复原。在三叠纪早期，约是灭绝事件后400万到600万年，陆地的植物数量不足，造成煤层缺口，使当时的草食性动物面临食物短缺。南非卡鲁盆地的河流，从曲折河改变为辫状河，显示该地区的植被曾长时间非常稀少。三叠纪早期的主要生态系统，无论是植物、动物，或是海洋、陆地系统，优势生物都是少数特定、且全球分布的物种。举例而言，兽孔目的水龙兽，这种草食性动物的数量，占了当时陆地草食性动物约90%；以及双壳纲的克氏蛤（Claraia）、正海扇（Eumorphotis）、蚌形蛤（Unionites ）、Promylina 。正常的生态系统应由众多物种构成，并占据者不同的栖息地与生态位。在灭绝事件存活下来的某些劣势物种，数量与栖息地大幅增加。例如：双壳纲的海豆芽（Lingula）、出现于奥陶纪的叠层石、石松门的肋木（Pleuromeia）、种子蕨的二叉羊齿（Dicrodium）。海洋生态系统的改变。在二叠纪末灭绝事件后，滤食性固着动物（例如海百合）的数量大幅减少在二叠纪-三叠纪灭绝事件发生前，接近67%的海生动物是固着动物，附着于海床生存；在中生代期间，只有约50%的海生动物是固着动物，其余皆是可自由行动的动物。研究显示，事件发生后，栖息在海底表层的滤食性固着动物，例如腕足动物、海百合，物种数量减少；而构造较複杂的动物，例如蜗牛、海胆、螃蟹，物种数量增加。在二叠纪末灭绝事件发生前，同时存在複杂与单纯的海洋生态系统，比例相当；生态系统经过复原后，複杂的海洋生物群落在数量上超过单纯的海洋生物群落，比例相当于3/1；这使海生掠食动物面临食物竞争的压力，促成中生代海洋生物的进一步演化。在灭绝事件发生前，双壳纲是非常罕见的物种。在三叠纪，双壳纲成为数量众多、多样化的生物群；其中的厚壳蛤（Rudists），是形成中生代时期礁岩的主要生物。部分研究人员认为双壳纲的兴起，发生于两次灭绝高峰的间期。在灭绝事件中，海百合纲的物种数量、多样性大幅减少，但没有完全灭亡。在灭绝事件后，海百合纲接着发生适应辐射，除了数量、栖息地增加，也发展出柔软的腕足、具可动性。可能解释灭绝程度最严重的海生生物，因为海水在高温下蒸发了三分之二，海洋生物因为失去栖息地而大量灭绝。包含：可以製造钙质外壳（例如碳酸钙）、代谢率低、以及呼吸系统较弱的物种，尤其是钙质海绵类、四射珊瑚、床板珊瑚、具钙质外壳的腕足动物、苔藓动物门、棘皮动物门，上述动物中约有81%的属灭亡。而无法製造钙质外壳的近亲，受到的影响较小，例如海葵（演化出现代的珊瑚）。具有高代谢率、呼吸系统良好、以及缺乏钙质外壳的动物，灭亡的幅度较小；牙形石是个例外，约有33%的属消失。此外，统治海洋已经3亿年的三叶虫也在这场灭绝事件中消亡了。