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2.52億年前,地球上的生命幾乎不復存在,因為火山爆發預示著二疊紀大滅絕。

當談到大規模滅絕時,非鳥類恐龍的滅絕最受關注。然而,儘管6600萬年前的白堊紀-古近紀滅絕事件確實是地球歷史上最具破壞性的事件之一,但在很久以前,我們綠色星球上的生命幾乎完全消失。二疊紀大滅絕預示著古生代的結束,地球上大約90%的物種永遠消失了,留下了一場環境災難。

由於輻射定年的最新進展,我們現在知道了大死亡發生在一千年內的準確時間,這是非常不尋常的,因為它發生在2.52億年前。更令人不安的是,這一事件僅持續了5萬年,就地質年代而言,這只是滄海一粟。在這段相對較短的時間裡,地球環境發生了前所未有的變化,這是由我們將在本文中探索的多種因素共同作用的結果。

二疊紀晚期的生活是什麼樣的?

恐龍是二疊紀時期最大的陸棲動物之一。

早在恐龍在地球上漫遊之前,恐龍二疊紀見證了兩棲巨型動物和突觸的崛起,它們是所有現代哺乳動物的祖先。這是一個鬱鬱蔥蔥的原始叢林世界,植物遍佈地球上的每一個陸地。雖然氣候在整個時期都發生了變化,從上一個石炭紀末的冰河時代開始,但在2.62億年至2.59億年前,當極端的火山活動毀滅了今天中國的大部分地區時,情況開始變得糟糕。

二疊紀的最後一個時期,被稱為樂平紀,目睹了一個被火山活動重塑的世界,但在這個世界裡,生物多樣性設法保持在健康的高度。透過研究峨眉山圈閉,我們可以看出這一點,峨眉山圈閉是中國的火山溢流玄武岩區。當時巨大的火山隆起導致了資本末期滅絕事件,儘管沒有被列為傳統的“五大事件”,但比殺死恐龍的事件要嚴重得多。這一事件開創了未來的先例,地球氣候的轉變正在順利進行。

在晚二疊世期間,生物多樣性的豐富性受到了極大的威脅,這種生物多樣性見證了像地形目動物和恐龍這樣的大型動物的崛起。世界變得越來越溫暖乾燥。與此同時,大多數大陸以泛大陸史前超大陸的形式連線在一起,這給生物多樣性留下了相對較小的空間。相反,正如進化一直以來所做的那樣,物種在一個日益嚴酷的世界中為統治地位而鬥爭,但更糟糕的事情還在後面。

溫室氣體的增加摧毀了地球的生態系統

今天,現代工業對增加二氧化碳水平有著重大影響。

在現代氣候變化和有史以來最嚴重的滅絕事件之間驚人的相關性中,科學家們確定,二氧化碳水平的上升以及隨後的甲烷,在很大程度上是2.52億年前給海洋生態系統造成浪費的原因。許多海洋動物嚴重依賴穩定的CO2水平,因為海水吸收CO2產生碳酸鈣,碳酸鈣是許多海洋生物(如軟體動物和節肢動物)的重要組成部分。然而,如果二氧化碳水平增加得太多太快,影響了這些生物的生存。

早在二疊紀末期,二氧化碳水平的上升很快就摧毀了驚人的96%的海洋物種,以及無數更多依賴海洋生物維持生計的陸地物種。受害者中有三葉蟲和埃及恐龍,它們統治海洋長達兩億多年,甚至比非鳥類恐龍還要長。想象一下這種情況——在短短几千年裡,數億年的進化在很大程度上被破壞了,這最終是由於二氧化碳的空前增加。

正如晚二疊世事件如此完美地證明的那樣,大氣中CO2的穩定性對於維護生物多樣性至關重要。太多,海洋變得太酸,失控的溫室效應使土地乾燥、炎熱和貧瘠。太少,世界會變得太冷,光合作用會災難性地失敗。隨著二氧化碳水平的迅速上升,沒有足夠的時間來適應快速乾燥和變暖的氣候,以及全球變暖表面溫度高達11攝氏度,大約70%的陸生脊椎動物也消失了。

大瀕死也是地球歷史上唯一一次昆蟲大規模滅絕。像之前的石炭紀一樣,二疊紀以其巨大的昆蟲而聞名,這在一定程度上是當時大氣中氧氣含量高得多的產物。自從3.05億年前的石炭紀雨林崩潰以來,隨著昆蟲適應氧氣水平的降低,它們的尺寸一直在減小,但在晚二疊世,將近12個昆蟲目永遠消失了。這可能是多種因素綜合作用的結果,包括植物多樣性和氧氣水平的變化,隨著光合作用植物壽命的下降和火山活動的增加,氧氣水平繼續下降。

識別死亡的帶來者

縱觀地球歷史,火山活動在重塑環境條件方面發揮了重要作用。

儘管我們知道溫室氣體水平的上升和氣候變化是大死亡的最終原因,但確定其根本原因是極其困難的。畢竟,這一事件發生在難以想象的很久以前,從那以後發生了很多事情,包括恐龍的興衰和此後哺乳動物的崛起。

二疊紀的遺蹟不多,因為它和2.52億年前的古生代一起結束了。因此,大死亡的故事將永遠是不完整的。來自這個遙遠時代的岩石相對稀少,考慮到海底每2億年就會被構造活動完全重新覆蓋,即使是地球海洋最難以接近的深度也沒有線索。

甚至不確定大死亡是一個突然的、災難性的過程還是一個更加漸進的過程。儘管毫無疑問,從地質學角度來看,這一事件相對較短,但漸進假說指出,這一事件持續了約500萬年,在此期間,氣候的逐漸變化和海洋酸度的增加(可能是由火山活動的增加引起的)抑制了進化的程序。儘管如此,滅絕事件的高峰似乎持續了數萬年,而不是數百萬年。

儘管撞擊事件,如預示恐龍最終滅絕的撞擊物,已被考慮在內,但火山活動是迄今為止環境災難背後最有可能的罪魁禍首。火山活動長期以來對地球環境產生了重大影響。畢竟,它是迄今為止最大的二氧化碳天然生產者。

火山活動的大幅增加不可避免地會導致溫室氣體導致氣候變暖,進而導致海平面上升和永久凍土融化。當永久凍土融化時,捕獲的甲烷被釋放出來,進一步使環境變暖。火山活動還會導致酸雨,這會破壞生態系統,就像我們現在看到的人為環境汙染一樣。最終,我們得到的結果是一種災難性的多米諾骨牌效應,留下一個乾旱的沙漠世界,一個高度酸性和缺氧的海洋,以及一個嚴重受損的臭氧層。

沙漠世界的生活

在大滅絕之後,地球上的大部分陸地變成沙漠。

二疊紀-三疊紀分界時期的世界並不是一個令人愉快的地方,大部分是沒有生命的沙漠。這全球平均表面溫度達到29攝氏度,幾乎是今天的兩倍。

只有最頑強的物種熬過了大死亡。雖然地球上區域性的生物多樣性遭到了破壞,但陸地和海洋並沒有完全死亡。現代哺乳動物的直接祖先倖存了下來,像雙齒類這樣的頑強生物在乾旱的環境中生存了下來。少數腕足動物(類似軟體動物的帶殼海洋生物)也倖存了下來,儘管它們96%的親戚沒有幸存。類似地,大約4%的珊瑚蟲物種(海葵、石珊瑚和軟珊瑚)存活了下來。在海洋中,雙殼類和介形類存活的數量相對較大,並且至今仍然是海洋生態系統中一個重要且極其持久的組成部分。

正如人們所料,大死亡後的世界肯定不是綠色的。在早二疊世期間,幾乎遍佈地球每個地區的茂密森林幾乎已經消失,植物分類群也發生了深刻的變化。事實上,植物生命受到了前所未有的巨大沖擊,以至於在整個早三疊世都有一個巨大的煤隙。這一時期還沒有已知的煤沉積,因為只有很少的植物生命留下來腐爛和補充以前形成的煤沉積。

大滅絕預示了長達2.89億年的古生代的結束,它將生物多樣性恢復需要3000萬年。然而,這一時期也為恐龍的崛起奠定了基礎,直到6600萬年前,恐龍一直主宰著地球的陸地生態系統。

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