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交匯點訊 近日，科技周刊記者從中科院南京地質古生物研究所獲悉，一個由中國、澳大利亞、美國等多國古生物學者組成的研究團隊在《固體地球科學》雜誌上發表論文，新近發現4億多年前地球史上出現的首次生物大滅絕事件，僅發生在短短20萬年之間。這一成果，為人類精確研究大滅絕的成因和發生機制提供了重要依據。 地球為什麼會發生生物大滅絕？研究大滅絕有哪些重要意義？能為人類帶來哪些啟示？帶著這些疑問，科技周刊記者專訪論文作者及專家，揭開生物大滅絕背後的秘密。
人類還是年輕物種，無需擔心第六次生物大滅絕
當今地球鳥語花香、萬紫千紅，人類社會邁入了信息化的現代社會生活，很難想像過去漫長的地球歷史上曾發生過多次生物大滅絕。 據有關方面統計，地球上曾存活過10億至40億種動、植物和菌類，而現在的物種僅有2000萬種，所以絕大多數物種在地質歷史長河中滅絕了，它們除部分是自然滅絕外，相當多的生物是在大滅絕中消失的。 「生物大滅絕是指在較短地質歷史時期內，因環境巨變、生態系統惡化而使全球生物受到重創、大部分物種慘遭淘汰的一種結局。」中科院南京地質古生物研究所研究員馮偉民說，不同層次的生物滅絕事件發生過無數次，但具有全球影響的生物大滅絕至少有5次。
大滅絕起因於全球性的災變環境，包括全球氣候變化、大範圍火山活動、海洋環境惡化等。「這種災變環境重創地球生態系，打破了生物與環境間長期的相對平衡。」馮偉民說，但它並沒有徹底改變生物界的根基。同時，滅絕在生命進化過程中扮演著相當重要的角色，滅絕的生物「騰出」生態空間，使倖存者得以拓展生存空間，獲得新的發展。
如今時光已經來到了2020年，為什麼還要研究大滅絕？對此，中科院南京地質古生物研究所研究員詹仁斌表示，地球生命系統誕生幾十億年到現在的漫長過程不是一帆風順的，中間既有生命大爆發，又有生物大滅絕，地球生命的變化波瀾壯闊。科學家研究生物大滅絕就是為了讓普通民眾了解地質歷史，充分意識到大滅絕是地球正常的規律性變化，沒有必要恐慌第六次生物大滅絕。 「就算真的發生大滅絕事件，地球生態系統也不會毀滅，因為歷史上每一次生物大滅絕之後，地球生物都會重新繁衍起來，比上一次更加豐富多彩，所以沒有什麼擔心的。」詹仁斌表示，就生物學而言，人類還是非常年輕的物種，人類可靠化石記錄才20萬年；對比一種叫做「鱟」的生物，其在地球上已經生存4億多年；一個物種生存幾千萬年是非常正常的事，所以人類要正確面對地球上生物物種的滅亡與新生。
給雲南關鍵地史時期地層剖面定年，將改寫國際地層年表
詹仁斌作為作者之一在《固體地球科學》雜誌上最新發表的論文顯示，研究團隊經過近8年的努力，在雲南永善萬和發現了一個連續完整的、出露良好的奧陶系—志留系界線剖面。對此，科研人員進行了高精度地層古生物學研究，並對剖面中23層火山灰層進行定年，並最終得到了4個精確的同位素年齡。 第一次生物大滅絕事件，被國際同行普遍認為與晚奧陶世的冰川作用有關。其實，5億多年來，地球上的全球性冰川事件發生過若干次，唯獨這次冰川作用伴隨有一次大滅絕事件。 對於這次大滅絕的過程與機制，一直存在比較大的爭議。其中一個重要原因就是，與大滅絕相關的地層層位雖然有比較精確的生物地層控制，但長期以來一直缺乏高精度年代學限定，從而制約了對奧陶紀末生物大滅絕時限和機制的解讀。
詹仁斌所在的科研團隊在雲南永善萬和的新發現得出了定論。他們使用系統古生物學、岩石地層學、生物地層學研究手段對這個剖面中厚度不等的23層火山灰即斑脫岩層進行了單顆粒鋯石雙稀釋劑高精度熱電離質譜定年。 為何選擇雲南萬和？詹仁斌解釋說，地質研究依靠岩石記錄，雲南萬和處於4.4億年前的華南板塊西部，有完整的岩石記錄；不僅如此，萬和的岩石記錄不僅有黑色筆石頁岩，還有石灰岩，裡面產腕足類、珊瑚、三葉蟲等化石，這兩套岩層規律性地交互出現，不僅為高精度地層對比，還為深入探究不同生態類型海洋生物大滅絕的型式提供了條件。 8年時間裡，詹仁斌研究團隊的研究最終發現，第一次生物大滅絕，發生在4.431億年前到4.429億年前的20萬年間。雖然只是0.2個百萬年，但對古生物地質研究來說，已經是非常精確的年齡，得出這個數據非常不容易。「過去廣泛認為第一次生物大滅絕的兩幕間隔近百萬年，這次研究發現精確到了20萬年間。」 詹仁斌說，這項研究成果發布後，就有澳大利亞的同行發來郵件表示，這項成果將毫無疑問改寫國際地質年表。而且，這將是國際地質年表上第二次出現由中國人測量出來的地質年齡。 相關研究認為，奧陶紀末的冰期造成的南極冰蓋規模達到1.5億立方千米，大約是今天地球南極和北極冰蓋總和的6倍還多。萬和剖面高精度定年研究說明，如此大規模的冰蓋在極短的時間間隔內形成，造成全球海平面快速下降達到100到150米甚至更多，使絕大部分海洋生物，特別是底棲生物來不及遷移並適應新的底域環境就遭到了「滅頂之災」，也即第一次大規模集群滅絕事件。
生物大滅絕帶來新啟示，議古論今保護地球
「史前的5次生物大滅絕，給人類帶來了新的啟示。」馮偉民說，我們既要認識生物的滅絕與新生是生命演化中的自然現象，每時每刻幾乎都在發生，生物的更替是以一種不均衡的速度發生的，也要學會將今論古、以史為鑑，看到今日的地球大環境在地質歷史中的獨特面貌。 人類自進入新石器時期，特別是工業革命以來，不僅涉足地球大千世界各個領地，而且過度地向大自然索取、忽視環境保護，使得大批生物慘遭殺戮、不少物種瀕臨滅絕、食物鏈發生變化，影響了人類自身的可持續發展。 馮偉民認為，人類需要借鑑地球歷史上生物大滅絕事件發生規律，了解生物界應對災變環境的策略，來充分認識當今人類自身的生存狀況和面臨的困境，約束人類貪婪的習性和行為，尋找保護地球和生命，改善自然環境的對策。 「地球生命演變史上上演了不平凡過程，現在研究那些曾經發生的重大環境變化和極為嚴重的生命滅絕事件，就是希望通過地球生命大滅絕的案例警示當代人類。」和遙遠的歷史長河相比，人的生命僅以百年為計。在這相對短暫的時間裡，人類需要把地球的環境搞好，保護生物多樣性，才能創造美好家園。
詹仁斌則表示，雖然以雲南萬和的剖面做出定年，但畢竟還只是一條剖面，說服力不足。下一步詹仁斌所在團隊將會去研究華南地區更多的地層剖面，彌補遺憾。「當然，定年數據還有提升的空間。」 詹仁斌說，過去對生物大滅絕的年齡測定還不夠精確，現在有了先進的科技手段和研究氛圍，他們將繼續努力將地質絕對年齡做到更加精準。 交匯點記者 張宣 圖片由受訪單位提供