火山冬天触发生物大灭绝

更新时间：2024-11-27 16:00  浏览量：72

在漫长的地历史时期，不仅经历了无数生物个体的生与死，也经历了许多物种由诞生到灭绝的过程。其中，三叠纪末的生物大灭绝尤为引人注目，它不仅为恐龙时代的到来铺设了舞台，也深刻塑造了现代地球生态系统格局。

长期以来，这一灾难的成因一直是未解之谜。2024年10月28日，《美国科学院院刊》发表的一项研究，通过高精度的古地磁分析与地质年代学研究，为我们揭示了中大西洋岩浆省的火山活动与生物灭绝之间更精细的联系——快速脉冲式的火山喷发所引发的“火山冬天”，可能是导致三叠纪末生物大灭绝的直接元凶。

三叠纪末生物大灭绝

根据化石记录，我们的地球至少已经发生过五次大规模生物灭绝和若干次小型的生物灭绝事件。其中，五次大规模生物灭绝事件分别发生于4.4亿年前的奥陶纪末期、3.75亿年前的泥盆纪末期、2.5亿年前的二叠纪末期、2.08亿年前的三叠纪末期和6500万年前的白垩纪末期。

2023年9月19日，北京，“龙跃黔海——贵州三叠纪的海洋世界”展览在国家自然博物馆开展。该展览共展出邓 氏贵州鱼龙、关岭鱼龙、胡氏贵州龙等鱼龙化石标本50件。作为一种出现在三叠纪早期的动物，鱼龙在此后的 一亿多年里，逐渐演化成一个庞大的、充满传奇色彩的家族，并最终在9300万年前灭绝。视觉中国|图

关于生物灭绝的原因，科学家给出过种种解释，但归结起来也就三大类：气候的突变、大规模火山的爆发或外来星体的撞击。其中，对三叠纪末生物大灭绝事件的原因争议最大。此次灭绝事件的影响遍及陆地与海洋，但历时很短，不足一万年的时间。一种常见的观点认为，陨石撞击地球是罪魁祸首。法国有个直径约25千米的罗什舒阿尔陨石坑，大约形成于2.01亿前，但这是个被侵蚀过的陨石坑，有专家认为即便它的原始直径可能为50千米，这对于造成全球范围的生物大灭绝而言还是显得微不足道。

2013年，科学家在日本岐阜县坂祝町河流沿岸和大分县津久见市的海岸附近发现了浓度很高的金属锇，这种金属在地表上非常罕见，但在陨星内则含量丰富。同位素分析证实，新发现的锇与地表本来存在的锇不同，其来源是陨星。他们认为这是一颗直径为3.3-7.8公里的陨星撞击地球所致，此次撞击导致了三叠纪末生物大灭绝。

还有一种观点认为，在三叠纪末期，火山爆发喷涌大量岩浆和气体，改变了当时的气候条件，排放的二氧化碳还可能会酸化海洋，造成了海洋及陆地生物的灭绝。但近年来越来越多的证据表明，中大西洋岩浆省的火山喷发可能是导致这次生物大灭绝的主要原因。

脉冲式火山喷发

传统观点认为，火山活动导致的生物灭绝可能源于岩浆的直接焚烧、释放大量二氧化碳导致的全球升温、海洋酸化和缺氧等。然而，这些观点都难以全面解释三叠纪末生物大灭绝的突然性。地质学家对中大西洋岩浆省的熔岩进行了深入分析，获取了新的答案。

在泛大陆裂解的早期阶段，地幔柱的上涌和板块之间的相互运动导致了大规模的岩浆活动，形成了中大西洋岩浆省。它是地球上最大的大陆溢流玄武岩省之一，位于大西洋中部，其岩浆活动区域覆盖了北美东部、南美东部、非洲西北部和欧洲西南部等多个大陆的边缘地带，岩浆活动时间主要发生在约2.01亿年前，即三叠纪末期。正因如此，许多科学家认为中大西洋岩浆省的喷发与三叠纪末生物大灭绝事件存在直接联系。

研究人员收集了来自于摩洛哥和美国东北部熔岩的古地磁长期变化数据，以及在加拿大芬迪盆地测定的玄武岩数据，分析后发现，中大西洋岩浆省的早期喷发并非如之前所认为的那样连续不断，而是呈现出一种快速的“脉冲式”特征。这些脉冲式喷发在短时间内密集发生，每次喷发的持续时间甚至不到一百年。这种极短的喷发周期使得火山活动对气候的影响变得极为剧烈和突然。与传统的连续喷发相比，脉冲式喷发能够在短时间内向大气中注入大量的二氧化硫和其他气溶胶物质，就像给地球打了一把巨大的“遮阳伞”，反射了太阳辐射并导致全球气温骤降，从而迅速改变全球气候系统，形成所谓的“火山冬天”。这种效应对许多生物造成了致命打击，尤其是那些生活在低纬度地区、对寒冷气候适应性较弱的生物，最终大量死去并导致物种灭绝。

火山冬天的形成

顾名思义，“火山冬天”是指较大规模的火山爆发导致全球当年或数年没有夏天只有冬天的现象，是一个描述大规模火山喷发对全球气候产生极端影响的概念。历史上，曾经多次出现过火山冬天，例如：1783年冰岛拉基火山爆发，喷出的大量二氧化硫和火山灰导致北半球温度大幅下降；1815年印尼坦博拉火山大喷发，使得1816年的北半球成为“无夏之年”；1991年菲律宾皮纳图博火山爆发，气溶胶形成了全球雾层，导致1991-1993年期间全球气温下降了约0.5℃。

具体来说，火山冬天可能由多个因素所致。一方面是火山灰的遮蔽效应，即火山喷发时释放的大量火山灰可以上升到平流层，形成一层厚厚的遮蔽层，阻挡太阳光线到达地表；另一方面是气溶胶的冷却作用，火山喷发时释放的二氧化硫气体进入大气层后形成气溶胶，这些气溶胶具有散射和反射太阳辐射的能力，并可能在平流层中停留数月甚至数年之久，从而减少地表接收到的太阳能量，进一步加剧地表温度下降。此外，火山喷发导致的地表温度下降和辐射平衡的改变，还可能影响全球范围内的降水模式、风带移动以及海洋环流变化等，进一步加剧气候异常。

火山冬天与生物灭绝

火山冬天的形成对地球生态系统产生了灾难性的影响。一些适应寒冷气候的物种可能趁机扩张领地和资源，而一些无法适应的物种则可能灭绝或迁徙。许多植物因无法适应寒冷气候而死亡，进而影响到以植物为食的动物，这种连锁反应可能导致整个生态系统的崩溃，因此导致许多物种灭绝。

值得注意的是，火山冬天的影响在短期内无法恢复。虽然火山活动结束后，气温会逐渐回升，但生态系统的恢复却需要更长的时间。在这个过程中，物种的重新分布、生态系统的重建以及生物多样性的恢复，都是极为复杂而漫长的过程。

其实，早在两年前，中国科学院南京地质古生物研究所的有关研究人员就已经指出，火山冬天是导致三叠纪末陆地生物大灭绝的主要原因。在国际知名刊物《科学进展》在线发表的一项研究成果中，他们还揭示了恐龙躲过此次灾难中的原因——具有保温功能的羽毛和对于极地寒冷气候的适应性。

中大西洋岩浆省的脉冲式火山喷发与火山冬天之间的关系，为我们了解生物大灭绝提供了一个全新的视角。同时，也对我们加强火山活动监测和预警、保护地球生态系统的稳定性和生物多样性具有重要的启示意义。

责编 朱力远