一条不起眼的化学线索,或将改写大灭绝的故事

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来源:原理

目前普遍认为,地球历史上曾发生过约五次最主要的大灭绝事件。大灭绝通常发生在地质时间尺度上很短的一段时间内,在这些事件中,当时生活在地球上的大部分生命会几乎完全消失。

确认这些发生在远古的灭绝事件并非易事,事件的时间等信息通常源自于对全球化石记录的推断。比如,三叠纪末期的大灭绝通常被认为发生在两亿多年前。一些观点认为,此次事件这是由超级大陆泛大陆的分裂引起的。中大西洋岩浆省(CAMP)的洋底扩张引发了大规模的火山活动,使大气中二氧化碳水平升高,并造成海洋酸化。

这次灭绝事件抹去了全球约76%的物种,包括陆地上和海洋中的大量史前生物。在生态上,大量陆生爬行动物以及两栖生物消失,陆地上相应生态位的空缺,恐龙获得了迅速发展的机会,并在随后的侏罗纪时期迎来了称霸地球的日子。

然而,近期有研究人员发现,一些不起眼的微生物留下的化学线索,可能改写这次灭绝事件的时间轴。近期一项新研究通过检验分子化石(也就是从浸泡在史前水体的微生物席中提取出的微量化学物质)后认为,这些灾难性事件实际上比之前认为的发生得更晚。研究已于近日发表在PNAS。

通常,科学家把三叠纪末期大灭绝事件及其“前奏”的火山剧烈活动确定在约2.01亿年前。支持这一结论的主要证据来自对英国布里斯托尔海峡那一时期的岩石。这些岩石显示出独特的化学特征,岩石中不同的碳同位素的比值表明,这是全球大气发生变化的时间。由于大西洋中部大规模的火山活动,大量甲烷被释放到空中,进而改变了在此期间形成的岩石的化学成分。

但这次,研究人员在同一地区发现的同一时期古老微生物席,挑战了事件发生时间的假说。微生物席是一种宝贵的研究资源,能够帮助我们窥探远古地球的许多细节。在有的情况下,一些微生物席还帮助保存了大量史前动物的化石证据,包括软组织、红细胞和古老动物饮食的化学线索等。

随着该地区的水体从咸水变为半咸水或淡水,同时水位下降,形成数厘米深的“小水坑”,微生物席形成。研究人员发现,真正造成岩石化学特征变化的主要原因其实正是这些繁荣的微生物群落,而不是之前认为的全球性火山事件。

研究人员猜想,水体的盐度变化、水位下降等环境的改变,也是科学家把这一事件误认为是大规模灭绝的另一个原因——从结果上来看,海洋生物在这一时期从当地的化石记录中消失了。但并不是因为它们都灭绝了,而是因为这里不再是海洋。

虽然暂时还不确定,三叠纪末期的大灭绝事件究竟被推迟了多久,但对全球的海洋生物来说,这可能仅仅带来了一个相对短暂的“缓刑期”。科学家基本可以确认的是,大规模的火山事件的确发生过,只是它们可能并没有之前认为的那么早。

研究人员相信,微生物席带来的信息可能同样有助于了解其他几次大灭绝事件,比如大约发生在2.52亿年前的二叠纪末期那次目前已知的最大规模灭绝事件,以及约6600万年前“最著名”的那次消灭了恐龙的的灭绝事件。灭绝恐龙的小行星撞击事件在墨西哥湾留下了希克苏鲁伯陨石坑,有研究在那里的微生物席中发现了色素和脂类残留物,这表明光合作用过程在撞击事件之后的20万年内已经开始恢复。

过去的灭绝事件其实也是对地球未来可能发生的大灭绝事件发出了严峻的警告。三叠纪末期的地球出现了巨大的环境变化,包括生物多样性下降、海洋酸化、氧气水平降低、栖息地破坏、营养物转移和海平面变化。更深入地了解这些变化将提供重要的信息,也能让我们更好地认识到生态系统目前面临的威胁。

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