生物大滅絕是怎麼知道的

① 深度長文：地球上出現的五次生物大滅絕，到底是什麼原因造成的

首先來一點復古的風格，先問是不是，再問為什麼

地球上明顯不止有五次物種大滅絕。次數應該更多，有人估計高達20次。

那麼我們經常聽到的五次大滅絕理論是怎麼來的呢？這種說法源自於1982年3月19日傑克·塞普斯基（Jack Sepkoski）和戴維·M ·勞普（David M. Raup）發表在science上的研究報告。他們對 已知事件 做了統計，確定了 寒武紀物種大爆發之後 的五次物種大滅絕。

好的，我們先來簡單看一下地球地質演化 歷史

地質演化 歷史

五次生物大滅絕的說法認為第一次大滅絕發生在 奧陶紀末期 ，從上文的圖表看起來像是發生在地質演化 歷史 的後半段，實際上並不是這個樣子的，奧陶紀末期的滅絕事件距今僅有4.5億年而已，而地球 歷史 有46億年，2017年的新發現[2]表明生物最早出現在42.8-37.7億年前左右。 五次物種滅絕這個說法准確來說應該表述為顯生宙五次物種大滅絕。

事實上在1982年之後的地質研究中，科學家發現了化石證據之外的跡象，如不同地層中同位素含量的變化，並由此確認了古氣候的變化。另外對生物地質沉積層的研究和一些天文學現象也讓我們發現生命起源並不簡單。

就像是人們至今為止搞不懂寒武紀物種大爆發的原因一樣，人們現在依然搞不懂生命起源的具體路徑。不過生命的活動還是給地球留下了印記，讓我們可以一窺天機。

在附註2的文獻中，英國科學家馬修·S·多德(Mattew S.Dodd)等人在加拿大魁北克哈德遜灣一個叫做Nuvvuagittuq的地質構造中發現了一些微生物化石，他們在這些化石中找到了一些最早的生命證據。

疑似地球最早的生命

Nuvvuagittuq地質構造是在遠古時代海底熱泉噴出口周圍形成的，這些噴口可以噴出鐵和其他礦物質。地質學家認為Nuvvuagittuq的年齡是37.7億年或者42.2億年，也就是說它們可能最早出現在地球形成3.4億年之後。多德及其同事發現岩石中存在細絲狀的細菌，這些細菌體內含有鐵化合物，與細絲狀細菌相連的圓形塊狀物與現代細菌用來附著在岩石表面的微型錨頗為相像。這些岩石還含有可能是由細菌製造的多種有機碳。現代生活在熱泉噴出口周圍的細菌體如細絲，以鐵化合物為食，會讓沉積物內出現管狀腔。這些特徵也在上述岩石中發現。他們由此認為這是地球最古老的生命。

這是發表在權威科研雜志上最早的生命證據，也有學者（Frances Westall）對此持懷疑的態度，因為火山噴發形成化石很難有微生物能夠倖存，而且本文發表的微生物好像個體有點過大。

不過有一個觀點是學術界共同承認的，原始生命起源於海洋。

探討生命起源是一個融合多個學科的事情，包括地質學、古生物學、地球生物學、天文生物學和地球科學等。某個學科在地質演化史中率先提出非常硬的數據通常會得到大家的認可，並以此為界限開展研究。

這一次地質學出馬了，幫我們確認了氧氣的地質演化 歷史 。

2000年馬里蘭大學的Farquhar發表在science上對硫同位素的研究[3]指出，大約24.5億年前，硫的同位素比例發生了變化。他採用新的同位素蒸餾方法確定了地球上游離氧產生的年代。

他的研究發現24.5億年前的岩石經過反應之後包含S33同位素的反應產物異常多。這種非質量相關分餾（MIF）只有在無氧大氣中進行太陽紫外輻射時才能夠實現，MIF硫在此之後便消失不見了，於是科學家認為在24.5億年的時候地球大氣層開始出現了游離氧。

這幫我們認清了一個事實，那就是在24.5億年的那個時刻，光合生物產生的氧氣終於與海洋中的活潑化學物質（如鐵和硫）完全反應，從而可以逃逸到大氣當中。

在此之前，光合生物並不佔據優勢地位，光合生物在海洋中產生的氧氣被海水中的各種活潑元素（主要是鐵）反應掉，這也表現在沉積層中。在南非發現的帶狀鐵銹沉積層（BIF）給了我們證據。

距今30億年的鐵銹沉積層，圖中紅色部分

於是，我們可以認識到， 這個時間點應該會發生一次物種大滅絕 。光合生物產生的氧氣對之前已經存在的海底嗜熱菌、厭氧菌、鐵細菌、硫細菌和產甲烷菌造成了極大的危害，光合生物如藍細菌等以廢氣的形式往外排放氧氣，對於適應了無氧氣環境的細菌來說，氧氣對他們的生命活動是致命的，氧氣並不是它們需要的生存物質，甚至還會奪走他們生存的必需元素。

正因為如此，開始自24.5億年的大氧化事件也被稱為氧氣大災變。可惜的是，目前很少有化石證據能幫我們完整展現這個滅絕過程，只有很少的化石證據能夠證明藍細菌的存在。不過科學家幾乎都認為這個災變可能會引起98%以上的生物物種滅絕。

2006年發表在geology上的一篇研究報告[4]中，阿德里安娜·杜特凱維奇（Adriana Dutkiewicz）等人對加拿大埃利奧特湖發現的含油流體包裹體進行了研究，發現在大氧化事件之前已經存在藍細菌類似的生物，這為我們的猜想提供了地質證據。

遠古藍細菌

藍細菌接手海洋之後，大氣層中的游離氧開始增多，這產生了另外一個危害，那就是大氣中的甲烷會減少，甲烷被光合生物產生的氧氣反應成為了二氧化碳和水。同時也有證據表明海洋中產甲烷菌在生態競爭中敗給藍細菌。2009年8月份發表在nature上的研究報告[5]中，Kurt O. Konhauser等人研究了帶狀鐵沉積層（BIF），他們發現原始海洋中鎳元素含量是當今水體中鎳含量的400倍。被稱為產甲烷菌的微生物喜歡富含鎳的水，它們會產生甲烷釋放到大氣中。甲烷可防止氧氣積聚並為地球保溫。科學家還發現，在27至24億年前這段時間，海洋的鎳元素整體豐度下降了50％。這對應著大氧化事件。鎳的缺乏可能會殺死產甲烷菌，並留給光合生物釋放氧氣的機會。而甲烷在溫室氣體方面的貢獻是二氧化碳的23倍，這可能直接導致了地質史上最長的冰期——休倫冰期的產生。

大冰期註定會造成物種滅絕，我們不知道這期間有物種滅絕的具體過程，然而冰期有極大的概率造成大范圍物種滅絕。寒冷的生活環境對生物的發展是非常不利的，而且持續大概3億（24-21億年前）年的冰期會使得地球上物種難以忍受，很多物種難以為繼會相機滅絕，然而我們還沒發現可以證明這一點的化石證據。

今年8月份發表的一篇研究報告[6]通過對產自加拿大大氧化事件期間的硫酸鹽礦石中三氧同位素的含量進行分析，發現其中三氧同位素含量非常低，由此他們認為大氧化事件期間地球初級生產力下降了80%。同時地質學認為此時的玄武岩風化埋藏了有機物，而硅酸鹽風化消耗二氧化碳形成碳酸鈣。這都導致了休倫冰期正式登場。

休倫冰期

我們有理由相信，絕大多數物種會逃到海底火山口或者被稱做海底熱源的地方避難，而這些地方也被認為是地球最初生命起源的地方。

悲劇的是，以上兩個時期細菌化石或者說疊層石的發現並不廣泛，而且現有化石也存在斷代困難的問題。我們只能通過有限的證據和邏輯推理來推斷那時候的生態環境。也有一部分原因是這些個體實在太小而且生活在海洋中，留下化石的機會並不多。

科學家認為休倫冰期3億年間火山噴發產生的溫室氣體終於留住了足夠的太陽輻射能量，地球開始解凍，進入了被地質學家稱為無聊的十億年（也被稱做地球枯燥時代）階段，也就是18億年前—8億年前的階段，這個階段地球環境、生物進化和岩石圈異乎尋常的穩定。

枯燥時代的地球氧氣含量幾乎沒有變化，與今天相比含量很低，大概是現在10-100分之一。然而這期間卻形成了臭氧層，臭氧層防護了太陽風的帶電粒子和紫外線，保護了生物的 健康 生長也保證了遺傳物質的穩定性。臭氧層為之後的寒武紀物種大爆發做了鋪墊。

科學家認為此時的海洋中存在著綠色和紫色的光合細菌。科學家認為此時的海洋是紫色的[7]。 馬里蘭大學的微生物遺傳學家Shil DasSarma認為在葉綠素出現之前存在一種叫做視黃醛的物質，視黃醛比較容易合成，能夠吸收綠色光波所蘊含的大量能量，並反射紅光和紫光，這使得海洋呈現出紫色。DasSarma認為鹽桿菌（halobacteria）當時可能處於生態優勢地位，吸收了大量蘊含更高能量的綠色光波，使得葉綠體植物只能使用能量密度更低的紅藍光波。

網路上的紫色海洋圖片

同時著名的地質學家唐納德•坎菲爾德（Donald Canfield）1998年在nature上發表了一份研究報告[8]，提出了一個重要的看法。遠古時期的海洋與現今的海洋有很大差異，現今的海洋即使在深層也富含氧氣。而遠古海洋經常分層，較上層為含氧層，較下層的海洋含氧量極低，坎菲爾德指出，當深海變得完全無氧時，硫菌就會從沉積物中出來，接管海底。

硫菌的新陳代謝會製造廢物硫化氫，使深海變得對氧基生物致命。缺氧的深海層與充滿氧氣的上層海水間以化學躍變層（chemocline）分隔，而化學躍變層很少距離海面超過200公尺。坎菲爾德認為遠古海洋一直處於這個狀態，這個理論被稱作坎菲爾德海洋理論，也被稱為海洋硫化（Euxinia）。現今這個狀態只能在黑海見到。

坎菲爾德海洋示意圖

那麼看起來當時地球生物的生活狀況是這個樣子的，紫色和綠色的光合生物在缺氧和硫化的海洋中緩慢生長，甚至部分細菌可以利用太陽能把硫化氫還原為硫這種類光合作用機制來進行生活。

十億年時間非常長，地質學家還是發現了一些紅藻化石，這被認為是最早的真核生物。2017年3月發表的研究報告[9]認為化石證據顯示16億年前就已經出現了紅藻

A標本總覽 B細胞結構 C細胞內結構

紅藻化石的發現可以側面佐證當時的生態環境，這可能開啟了植物的進化之路。而我個人認為，此時某些鞭毛菌與各種不同的單細胞藻類結合形成了鞭毛藻類似生物，然後開啟了動物的進化之路。不過目前為止仍然沒有化石證據來證實這種猜想。目前學界認為細胞器的產生應該是這種方式的結果。

化石證據還表明，大概13億年前植物登陸形成了藻類和藍細菌的結合體，也就是地衣。這種初期登陸的地衣為之後的植物登陸提供了初步的環境，更加高等一點的植物可能在7.5-8.5億年前登陸[10]，並使得大氣層中的游離氧增加。

植物的大量登陸使得地球光合總量極速飆升，也極大地增加了大氣層中氧氣的含量。這可能解釋了困擾著達爾文的寒武紀物種大爆發的難題。

無聊十億年這個階段的化石證據並不多，我們不清楚這期間地球上的生態系統經歷了怎樣的變化，不過就現今地球生物的分布來看，有些細菌應該滅絕了，他們現今占據的生態位很小，如鹽桿菌。

此時正如前文分析的那樣，此時地球生物應該主要是細菌和簡單的植物如地衣和藻類，然後又進過了一段時間的生物進化，直到5.41億年前的寒武紀發生了物種大爆發，幾乎產生了現今所有的動物「門」，寒武紀物種大爆發在地層中的化石證據如此明顯，以致於困擾著非常多生物科學家，包括達爾文在內。

這種趨勢我們可以從地球氧氣地質演化史中看出來

氧氣地質演化 歷史 紅綠線條為預估值的上下限

於是也就有了題目中提到的五次大滅絕，此時地球邁入了顯生宙。植物的登陸使得地球環境變得更具有承載能力，生物進化在此刻迸發出巨大的力量，形成了各種大型動物，物種豐度的增加使得化石證據變得多彩多樣。為我們研究古生物提供了良好的物質基礎。

好，現在我們開始看一下附註1中提到的五次大滅絕。

顯生宙五次物種大滅絕事件

物種滅絕的嚴重程度看藍色柱子的高度即可

我們根據時間順序來介紹

1、奧陶紀-志留紀（O-S）滅絕事件

發生在奧陶紀晚期或奧陶紀與志留紀過渡時期，約4.5—4.4億年前。滅絕是全球性的，消滅了49–60％的海洋屬和近85％的海洋物種，此時葉足動物門、腕足動物門、外肛動物門、頭足類、三葉蟲類、筆石類、濾食型浮游生物等動物大量減少。

可能的原因有如下幾種

A、地球冰期——早古生代大冰期，又稱安第斯-撒哈拉大冰期（Andean-Saharan）

這是目前最被廣為接受的說法[11]，在4.2億年前，有個叫做岡瓦納大陸（南方大陸）的巨大板塊移動到了南極。形成了冰蓋，然後凝結了海水，而地球進入間冰期之後海水又被釋放出來，海平面的上升和下降使得氣候和生活環境發生了變化，由此很多物種滅絕。在北非晚奧陶紀岩層發現了相關的岩層，這些岩層來自當時的南極，這些岩層同時記錄了五個冰川脈沖，這是有力的地質證據。

南方大陸與南極相連

B、伽馬射線爆發（GRB）破壞了地球的臭氧層

2005年由NASA及堪薩斯大學的科學家發表在International Journal of Astrobiology的研究[12]認為可能是一顆極超新星釋出的伽馬射線暴引起的，其過程持續了十秒，嚴重破壞了臭氧層，使得太陽光中的紫外線到達地球，導致地面及近海面的大量生物死亡，從而破壞食物鏈。同時此過程可以使得地球降溫，形成了冰川等不利氣候環境。

由於本人教育背景的原因，我覺得這個想法腦洞很大，作者們明顯也感覺到自己的數據不是很硬，他們同時表明這個現象至少貢獻了部分破壞力。

GRB

C、火山活動和風化阻擋了全球碳循環

前文已經提及了，地質學家認為火山活動會消耗大氣層中的二氧化碳，這與岩石風化會埋藏部分有機物阻止再次重新進入全球碳循環。簡單來講就是形成了化石燃料。

二氧化碳是溫室氣體，他們的減少有助於形成冰川期，使得物種滅絕。

D、金屬中毒

在全球碳循環被阻礙之後，光合生物產生氧氣的能力下降，海底沉積物中的金屬元素逃逸，使得海洋中大多數生物滅絕。

2、泥盆紀晚期滅絕事件（Late D）

發生在3.76—3.6億年前，分為Kellwasser事件和Hangenberg事件，這種長時間的滅絕事件讓科學家們非常困惑。不過沉積記錄表明，泥盆紀晚期環境發生了明顯的變化，有證據表明在海洋底層水域中普遍缺氧。碳埋藏率猛增，底棲生物遭到破壞，特別是在熱帶地區和珊瑚礁群落中。這直接影響了生物生存並導致了滅絕事件的發生。造成這些變化的原因還有爭議。

可能的原因有

A、外來物體（彗星或者小行星）撞擊地球

這種說法提出於1969年，我個人認為是受當時冷戰環境的影響。也因此帶歪了研究方向，不同於恐龍滅絕那次他們找到了一個確切的隕石坑來佐證，這次沒有找到確切的隕石坑。

被懷疑的Alamo impact 內華達州

B、植物進化影響全球碳循環，引發了晚古生代大冰期，又稱卡魯大冰期（Karoo Ice Age）

在泥盆紀，植物登陸之後進化出維管束結構，這使得植物的高度從30公分長高到30米。而更高的植物代表著更深和更龐大的根系，這進一步加快了土壤風化，使得土壤中的營養成分進入到海洋中造成了海洋的富營養化，然後爆發了藻華，這導致了海洋物種的下降並使得全球缺氧、氣溫下降，因此環境進一步惡化危及陸地生物。

同時陸生植物過快的生長使得當時大氣層中二氧化碳含量快速下降，植物過快地生長也使得部分植物埋藏於地下成為化石燃料（石油），沒辦法重新進入碳循環。大氣中二氧化碳含量由現今的15倍降低到現今的3倍，巴西北部（泥盆紀南極附近）的冰川沉積等證據表明，泥盆紀末期出現了廣泛的冰川活動。而這種冰川活動引發了嚴重的物種滅絕事件。

全球碳圈

泥盆紀後期滅絕事件影響的海洋生物有腕足動物門、三葉蟲、菊石目、牙形石綱、無頜總綱和所有的盾皮魚綱生物。然而陸上植物與淡水生物則相對受到較小的影響。

3、二疊紀-三疊紀滅絕事件（P-Tr）

發生於二疊紀與三疊紀之間，距今大約2.5億年。以消失的物種來計算，當時地球上70%的陸生脊椎動物，以及高達96%的海中生物消失，這次滅絕事件也造成昆蟲的唯一一次大量滅絕。生態圈花了數百萬年才完全恢復，比其他大型滅絕事件的恢復時間更長久。是五次滅絕事件中最嚴重的一次，同時也被稱為迄今為止最嚴重的滅絕事件——如果按照比例來講，我覺得大氧化事件造成的滅絕比例應該比這次還更高。

研究此次滅絕事件的學者非常多，也因此有了更多的猜測

A、行星或者隕石撞擊地球

不得不吐槽一下，這種理論簡直萬金油，從不缺席。這次他們連個值得嚴重懷疑的隕石坑都沒找到。先用南極洲的沖擊石英層來佐證，後來顯微結構證明那是火山活動的產物。後來他們找到幾個地質年代不明的隕石坑，再次引發了嚴重質疑。後來他們決定藉助藝術的力量，於是我們看到了一張隕石撞擊海洋的圖片。這樣一來， 此種理論的擁躉既可以解釋為什麼找不到隕石坑（隕石入海留下的痕跡被後來的地球活動消磨掉），又可以解釋隕石的確引發了物種大滅絕。

隕石撞擊海洋

這個想法只有在恐龍滅絕那次找到了一些確切的地質證據，在此次事件中非常不可信。

B、火山爆發引發陽光遮蔽，破壞陸地生態系統後引發酸雨和全球變暖導致物種大滅絕

西伯利亞玄武岩

來自西伯利亞地區和中國四川峨眉山的玄武岩證據表明，在二疊紀末期發生了地球上最嚴重的火山噴發，尤其是西伯利亞地區的火山噴發含有20%的火山碎屑，火山噴發形成的塵埃雲層和酸性氣溶膠阻絕了陽光，使得陸地生態系統崩潰，降下的酸雨流入海洋引發了海洋生態系統崩潰。

這個過程產生的二氧化碳也使得全球變暖，這進一步破壞了生物的生存壞境。

這個說法也被質疑，人們懷疑這次火山噴發的威力不足以改變全球生態。

C、盤古大陸的形成使得近海生態系統崩潰

二疊紀末期形成的盤古大陸

東亞板塊部分直到二疊紀末期才與盤古大陸聚合。盤古大陸的形成使得全球大部分的淺水區域消失，而淺水區域是海洋中最多生物棲息的地帶。這可以解釋為什麼海洋生物會大量減少，但是陸地生物卻並不太可能會因此受到影響，這一點與現實情況相抵觸。

大家認為這個確定的地理現象應該不會引發如此嚴重的物種滅絕事件。

D、可燃冰的氣化

可燃冰主要是甲烷水合物，科學家們發現當時的地層中碳13/碳12比例有波動的現象，同時有證據[13]表明，全球溫度在赤道附近升高了約6 C，在較高緯度地區升高了更多。

而能引起溫室效應的氣體主要是甲烷和二氧化碳。全球變暖使得地球生態系統遭到了破壞，引發了慘烈的物種滅絕。

這個理論可以解釋為什麼全球變暖，但是想要大氣中的甲烷快速消失卻並不容易。

E、海洋缺氧硫化

這個有點像坎菲爾德海洋理論，地質證據表明二疊紀晚期海洋發生了缺氧，並且海底的硫化物逃逸出來，海水中產生的硫化氫排出到大氣中，傷害全球生物系統和臭氧層，紫外線進一步傷害了全球生物，因此造成了物種大滅絕。二疊紀晚期的淺水區地層中發現了大量綠硫細菌存在的證據，可以佐證該猜想。

這種猜想的優點是可以解釋植物的大規模滅絕，這種滅絕模式下會增加甲烷的含量，否則植物應該在二氧化碳含量高的環境中蓬勃發展。來自二疊紀末期的化石孢子進一步支持了這一理論，它們多數形態不正常，可能被紫外線照射過。

4、 三疊紀－侏羅紀滅絕事件（Tr–J）

大概發生在約2億年前，這次滅絕事件的影響遍及陸地與海洋。在海洋生物中，有20%的科消失，包含著名的牙形石、許多大型偽鱷類、大部分獸孔目、以及許多大型兩棲動物。三疊紀-侏羅紀滅絕事件使當時至少50%的物種消失。這次滅絕事件造成陸地上生態位空缺，使恐龍能成為侏羅紀的優勢陸地動物。該滅絕事件發生於盤古大陸分裂前，經歷時間短於一萬年。這次滅絕事件造成了三疊紀恐龍與侏羅紀恐龍的明顯差異。

該滅絕事件產生的可能原因有

A、地外來客，小行星或者彗星撞擊地球

按照慣例，這次依然沒有發現相應的隕石坑被發現，但是這個想法跟物種滅絕有不解之緣。每次物種滅絕總會有人堅持認為地球被撞擊。幾個被懷疑的隕石坑要麼太小，要麼年齡偏差太大。

B、火山持續噴發，導致了極端氣候

大西洋中部岩漿省的大概位置

大西洋中部岩漿省（CAMP）是地球上最大的大火成岩省，佔地大約11000000公裡面積。CAMP火山噴發發生在約2.01億年前，持續了約60萬年。火山噴發釋放出二氧化碳或二氧化硫和氣溶膠，這將導致強烈的全球變暖（來自前者）或致冷（來自後者）。

這可能導致了地球環境劇變而導致了物種大滅絕。

C、自然演化過程導致的氣候變化

歐洲的地質構造似乎表明，三疊紀晚期海平面下降，侏羅紀早期海平面上升。盡管有時下降的海平面有時被認為是造成海洋滅絕的罪魁禍首，但由於地質 歷史 上許多海平面下降與滅絕的增加沒有關聯，因此證據尚無定論。但是，仍然有一些證據表明，海洋生物受到與海平面下降有關的次級過程的影響，例如氧合作用減少（由於循環不暢所致）或酸化增加。這些過程似乎沒有遍及全球，但它們可以解釋歐洲海洋動物群的局部滅絕。而這並不足以解釋全球范圍內的物種滅絕現象。

後來的研究指出，到三疊紀末期，乾旱化趨勢明顯增加。盡管像格陵蘭和澳大利亞這樣的高緯度地區實際上變得濕潤，但地質學證據表明，世界上大多數地區的氣候變化更為劇烈。該證據包括碳酸鹽和蒸發岩沉積物的增加（在乾燥氣候中最為豐富）和煤沉積物的減少（其主要形成於潮濕的環境）。此外，氣候可能已經變得更加季節性，長期乾旱被嚴重的季風中斷。

但是這都不能完美解釋物種滅絕。

5、白堊紀﹣古近紀滅絕事件（K-Pg）

發生在6600萬年前，也被稱為白堊紀﹣第三紀滅絕事件（簡稱K-T滅絕），俗稱恐龍大滅絕。這次大滅絕中大型陸生脊椎動物幾乎全數滅絕，只有鳥類和部分可以躲到水裡或者穴居的生物倖存。陸地生態位因此幾乎被情空，為哺乳類占據地球提供了條件。

盡管我一直在吐槽行星滅絕論，但是導致這次滅絕的原因普遍被認為是小行星撞擊地球，科學家在地層交接處發現了大量的銥。

位於美國科羅拉多州的25號州際公路附近。紅箭頭處即為白堊紀－古近紀界線（因富含銥而著名）

科學家人為一顆直徑10公里的行星碎片，在6,500萬年前撞擊了墨西哥尤卡坦半島，形成希克蘇魯伯隕石坑。隕石撞擊形成了遮天蔽日的塵埃和硫酸形成的氣溶膠。這導致了陸地生物的光合作用受到阻礙，並且氣溶膠以酸雨的形式降落到海洋導致海洋嚴重酸化。

藝術家描繪的行星撞擊場景

但是依然還是有很多理論在挑戰這個猜想，如海平面下降使得大陸架露出，海洋生物部分滅絕。而陸地上因為被子植物的進化使得恐龍缺少食物而導致了滅絕。

這就需要科學家進一步的研究了。

現在的研究並沒有特別硬的數據使所有人信服。在現代科學里，我們對生態學這種宏觀學科的了解並不透徹，即便是全球變暖這種簡單問題也有極大的爭議。如果生態學更進一步發展，我想我們能從更加系統的層面來探討物種大滅絕。地球前期的進化我只是稍微提及了目前學界比較有共識的滅絕事件，更深入的探討都沒有涉及。不過我想顯生宙之前的物種進化也是非常有意思的。經歷的滅絕事件也不會少。

② 地球以前有5次生物大滅絕是怎樣知道那麼多年以前的事 連滅絕幾次都知道求解釋

（參考閱讀）

地球生命史上的五次生物大滅絕

科學界普遍認為，地球生命演化史經歷過五次大規模的生物滅絕，雖然具體原因眾說紛紜，但可以肯定都與環境突然變化有密切關系。

第一次生物大滅絕發生在距今4.4億年前的奧陶紀末期，導致大約80％的物種滅絕。第二次生物大滅絕發生在距今約3.65億年前的泥盆紀後期，海洋生物遭受了滅頂之災。

最嚴重的一次生物大滅絕發生在距今約2.5億年的二疊紀末期，導致超過95％的地球生物滅絕。在距今2億年前的三疊紀晚期，發生了第四次生物滅絕，爬行類動物遭遇重創。最為人熟知的一次生物大滅絕發生在6500萬年前，長期統治地球的恐龍滅絕了。
地球面臨第六次物種大滅絕 人類是罪魁禍首

據當地時間3月18日(北京時間3月19日)報道，英國對鳥類及蝴蝶所進行的詳細調查發現，鳥類和蝴蝶的數量都大大減少，這表明全球可能正面臨另一次重大的物種滅絕，也就地球歷史上第六次物種大滅絕，而這一次物種滅絕的罪魁禍首則是人類。

以英國國家環境研究委員會科學家吉里梅·托馬斯為首的研究人員針對過去四十年間進行的多項物種數量調查展開分析研究，調查范圍幾乎涵蓋了英格蘭、蘇格蘭及威爾斯的
每一平方公里土地，有超過2萬名志工負責計算身邊所能找到的每一種鳥類、蝴蝶及原生植物。調查的分析結果已刊登於最新一期的《科學》期刊上，托馬斯是第一作者。他表示：「這是我們第一次可以回答這樣的問題：蝴蝶減少的速度是否和鳥類一樣快？」

研究發現，調查中所計算的英國各地物種數量都大幅銳減，更有一些物種已經消失。在1970年至1982年間對58種蝴蝶所進行的調查中，有些蝴蝶種類數量遽減了71%。在分別自1968年至1971年，以及自1988年至1991年間，對201種鳥類進行的追蹤調查，發現鳥類數量減少了54%。而兩項針對1254種英國原生植物進行的調查也顯示，在四十年裡植物的種類數量減少了約28%。

托馬斯表示，有些科學家雖然找到了哺乳動物和其他動物種類減少的證據，但他們懷疑昆蟲的種類也在減少。但對英國蝴蝶的研究首次發現，昆蟲的種類也在銳減。托馬斯和其他作者在論文中寫道：「我們對英國各大生態系統都進行了跟蹤調查，發現物種銳減的情況相當嚴重，這說明生物界正在走向第六次大滅絕。」托馬斯還指出，過去幾次大滅絕毀滅了所有生命形式的90%以上，但現在沒有人認為地球正遭遇另一次大滅絕，但如果這一趨勢繼續下去的話，那麼在一個很短的地理時間，人類將經歷這樣的大滅絕。

美國史密森自然歷史博物館生物學家斯科特·米勒表示，英國科學家研究之深入給他留下了很深的印象。他說：「作為一個整體，他們可能不是這個世界的代表，但他們拿出了最好的數據。」這項研究的資料足以證明，人類的出現及氣候改變正導致許多物種滅絕，自然世界面貌也因此受到重塑，可是，科學家至今並沒有對這個過程進入深入研究。

在此之前，地球生物出現過五次大滅絕，最後一次大滅絕發生在距今6300萬年前的白堊紀-第三紀，科學家認是小行星撞擊地球所致，恐龍從地球上消失，哺乳動物出現。亞歷桑納州大學動物學家及地球化學家保羅·馬丁也認為，地球正處於自5萬年前所開始的第六次物種大滅絕中，只不過此次物種滅絕速度較緩慢，目前也不清楚是否會象過去的物種滅絕那麼嚴重。但米勒和馬丁都將數百種物種的滅絕歸因於人類的行為，因為很多化石顯示，澳大利亞、北美等地的許多動物都是在人類抵達這里後才開始滅絕的。

③ 2.5億年前地球生命大滅絕，這是怎麼證實的

其實我們都知道現在已經證實了，是2.5億年前地球生物是有一個大滅絕的階段的那麼到底是如何來勁證明的，其實科學上面證明這種現象的方法的是有很多的，一方面是通過一些科學的檢測手段，比如說對於地質的檢測，以及對於生物基因的檢測，還有當前的一些考古，發現包括一些岩石記錄地殼的運動軌跡變化，等等以及一些氣象的變化，我都可以追溯到當時的一種氣候環境，確實造成了生物的一個斷層，而且最有力的發現就是一些化石生物化石的，發現考古能夠更加的幫我們證實這樣的一些猜想。

一，化石

其實生物化石一直以來都是非常好的，一個對於假想的佐證手段，因為我們在進行一些推測的時候，往往都是需要當時的一些時政來進行證明的，但是我們目前來說是有一些遠古時代，他是沒有任何的文字記載，或者說是視頻錄像的，而只有通過一些化石以及對於一些基因的檢測，我們才能夠去證明我們當時的一種猜想，這也是從側面證明的一個非常好的例子，而恐龍化石，或者說是一些生物化石就是最好的一個直接的證明。

④ 物種大滅絕是怎麼回事

隨著地球變得越來越熱、氣候環境越來越惡劣，關於物種大滅絕的聲音也越來越強烈。2009年12月初，哥本哈根世界氣候大會的開幕，把有關生物滅絕的預測推向了新的高峰。據說只要全球氣溫再平均升高1℃，很多如今的米糧川就會成為撒哈拉那樣的不毛之地，驚呼新的一次生物大滅絕已經來臨。據說，生物大滅絕已經在地球上不止發生過一次，恐龍的滅絕就是最好的例子。在我國雲南發現的澄江化石群和遼寧化石群，都證明確確實實發生過多次的生物大滅絕。

據科學家估計，以單細胞細菌形式存在的一些種類的生命，在地球上已經存在35億年了，曾經存在過的99.9%的物種最終都滅絕了，這不是誇張的數字。究竟發生了什麼使得億萬物種慘遭滅絕？勞普於1991年著的《大滅絕：壞基因還是壞運氣？》一書中介紹了兩個學派。

壞基因學派認為，因為地球在不斷變化，它的大陸板塊在不知不覺中形成新大陸，它的氣候冷暖有序，即使很微弱的地磁場完全反轉，也將引發地震、火山噴發、冰河和熱帶熱浪，這些肯定會對現存的生物帶來挑戰。那些具有復雜的遺傳結構並能適應這種變化的生物自然最有希望生存下來。這些具有復雜遺傳結構——同樣也意味著具有最大和最復雜的有機體的生物將不會滅絕。另外，當任何物種經歷長時間的進化以獲取更大的遺傳效率時，即使沒有外來的大規模的環境變化的壓力，它的不太適應環境的祖先也將逐漸滅絕。如果能發展出一種比從其進化而來的物種更有效的攝取微小食物的能力，甚至一些相當原始的早期海洋生物也勝過與它相似的生命形式。適應性即適者生存對許多科學家來說，解釋大多數物種滅絕似乎足夠了。

然而，隨著時間的推移，當從記錄了地球生命史的化石中了解到越來越多的東西後，科學家注意到這種方法出現了越來越多的問題。單獨靠進化論不能解釋5次物種大滅絕發生的原因，在這5次大滅絕中，大多數曾經存在的生命形式滅絕了。經歷了過去的半個世紀後，越來越多的科學家轉向了「壞運氣」假說，這一假說認為大滅絕是由於經歷了罕見的自然災難，其強度足以毀滅整個行星。在討論這種災難性事件的證據之前，先讓我們來看一看過去5億年間所發生的5次物種的大滅絕。

大滅絕發生在5次不同的地質時期：奧陶紀、泥盆紀、二疊紀、三疊紀和白堊紀。大滅絕發生在整個6億年間（被稱為顯生宙，在這段時間中，復雜的生命已經在地球上形成了）是毫無疑問的，其他6個地質時期並沒有發生大滅絕。生存於奧陶紀（從5.05億年前到4.40億年前）的唯一的生物是海洋生物。直到從將近4.1億年前到3.6億年前的泥盆紀，才出現陸地生物，它們迅速在陸地上擴張。從大約2.86億年前的泥盆紀開始，大大小小的脊椎動物才開始在陸地上盛行。從二疊紀往前，出現了爬行動物和哺乳動物，但是哺乳動物的種類在大約6500萬年前恐龍滅絕後才開始漸漸多了起來。

1989年，一本名為《精彩的生命》著作提出，把顯生宙劃分成獨立的分類，如魚類時代、爬行類時代和哺乳類時代是極其簡單的，但當海洋和陸地被復雜的物種占據的時候，經常會發生一定程度的交叉。人們對恐龍巨大身軀的特別興趣導致使用諸如「當恐龍統治地球時」這樣的措詞，但是事實上只是有些恐龍身形龐大，有些恐龍的身體和小鳥差不多，恐龍的種類大約只有50種，而現存的松鼠就有150種之多。我們不會說松鼠在統治地球，也不會說數量正在急劇減少的最大的陸地哺乳動物——大象在統治地球，可見身形龐大並不一定重要。此外，如果嚴格按數量來評判，那麼昆蟲從二疊紀開始就應該統治地球了，如果說生物多樣性在統治地球，那就更不正確了——人類正在不斷地毀壞多樣性，盡管我們的生活依靠多樣性延續。

盡管沒有一種動物主宰地球，在大滅絕期間總有一些生命形式像恐龍一樣被永遠毀滅。

證明恐龍的滅絕是目前大滅絕原因的爭論的關鍵。有兩個原因：其一，自從1842年理查德·歐文創造了「恐龍」這個詞以後，恐龍就成了公眾感興趣的對象，至今已經一個半世紀了；其二，因為恐龍消失在5次大滅絕的最後一次，世界各地都有記錄了它們1.4億年存在史的化石，在中國的四川、河南等地都發現了大量的恐龍化石，恐龍化石比其他早期的生命形式的化石更完好。

諾貝爾獎獲得者、加州理工大學物理學家路易斯·W·阿爾瓦雷茨和他的兒子沃爾特——一位地質學家一起建立了一個新的理論，在20世紀70年代震驚了恐龍研究界。他們開辟了一條思考大滅絕的全新道路。

1973年，沃爾特·阿爾瓦雷茨和一個地質學家小組在義大利北部的古比歐的一個地方發掘能證明地球磁場反轉的證據。因為某種未知的原因，地球磁場每100萬年反轉一次。在古比歐，沃爾特·阿爾瓦雷茨發現一個夾在兩個石灰層之間的泥土層沒有化石，而這兩個石灰層都有很多化石遺跡。這件事引起了他極大的興趣，因為泥土層在地質年代上與白堊紀末期一致，恐龍就是白堊紀末期滅絕的。1977年，沃爾特回到美國，隨身帶了一些泥土層的樣品。然後，他就這件事情跟他的父親路易斯·W·阿爾瓦雷茨進行了討論。古比歐的地層樣品激起了他的極大興趣，他開始測量這些泥土樣品的化學成分，在1978年又得到了一些額外的樣品，並發現在地層中銥元素的含量是其上下層的石灰層的含量的30倍。銥是地球上的稀有元素，但在隕星上很普遍，白堊紀末期的地層中銥含量之高令人驚奇。

阿爾瓦雷茨認為有幾種可能的解釋。一個假設是在那段時間銀河系正好有一顆超新星發生爆炸，富含銥元素的爆炸碎片大量落到地球上，但是沒有找到有力證據的支持。路易斯和沃爾特·阿爾瓦雷茨轉向了另一個假說：一顆大隕星墜落地球。它的直徑至少有10千米，撞擊後揚起的塵埃遮天蔽日達數年之久，海洋和陸地的植物得不到充足的陽光而深受影響，食物鏈的崩潰導致了包括恐龍在內的大量物種同時滅絕。

阿爾瓦雷茨父子的假說於1980年6月發表在《自然》雜志上，當時很多人認為這不過是一個帶科學性質的戲劇性故事而已。許多地質學家拒絕接受這一假說，他們說，猛烈的火山噴發也可能造成遮天蔽日的塵雲。有的科學家認為隕石撞擊假說可能是真實的，但有待驗證。富含銥元素的類似沉積物在全球的其他不同地方還能找到嗎？是否存在一個正好產生於白堊紀末期、並且足夠大的隕石坑來證明這樣一顆隕星確實撞擊過地球呢？

結果是在兩年內，地質學家在世界各地都找到了包含確切年代的富含銥元素的地層。但是有些科學家開始提出一個新的問題：銥元素能在大氣中長期停留、從撞擊點散布到全球嗎？計算機模擬的模型顯示「沖擊擴散」是可行的。隕石假說還存在一個大問題：這個巨大的隕石坑究竟在哪裡？ 1989年，海洋學家在繪制尤卡坦半島的北部海濱的地形圖時，發現了一個海底隕石坑，隨後科學家對這個名為奇休魯布的隕石坑展開了測量。1993年，科學家宣布這個隕石坑直徑為180千米，比西弗吉尼亞州還大，實際上是現在已知的地球上最大的隕石坑，年代測量顯示這個隕石坑正好形成於6500萬年前，與恐龍滅絕的年代相符。通過對從隕石坑中取得的樣品進行的測試，1977年，一些研究者得出結論：這個隕石坑中銥元素尤卡坦半島隕石坑

含量與古比歐、丹麥、紐西蘭所發現的地層的銥元素含量相同。到此為止，大多數科學家都接受隕石撞擊是導致恐龍滅絕的重要原因。1996年11月宣布的一項研究成果指出，尤卡坦半島隕石撞入地球，這將在北美洲產生巨大的風暴性大火。

盡管這些試圖證明過去5億年間地球經歷的5次大滅絕，都是因為隕石撞擊所引起的發現和推論極具煽動性，但仍有一些科學家對這個假說持懷疑態度，甚至懷疑恐龍滅絕真的完全是因為隕石撞擊所引起。這些科學家只願意承認隕石撞擊只是恐龍滅絕的部分原因，而不是全部。印度西部的高原地區分布著廣闊的火山岩堆積物，被稱為德干高原火成岩，一些科學家認為這種不斷出現的火山活動也可起到與隕石撞擊相似的效果，一些人認為火山爆發和隕石撞擊都存在，同樣起決定性作用。而其他專家堅持恐龍在北美洲比在其他地方滅絕得快，尤卡坦半島的隕石撞擊應該是主要的原因。還有一部分人認為恐龍在隕石撞擊前就開始消失了，隕石撞擊只不過是加速了它們滅亡而已。因為在他們看來，許多恐龍因為體積太大，食量驚人，一旦環境稍有變化，就會引起它們的食物匱乏，而體積小的恐龍，可能進化成像現代爬行類的動物了，有的可能進化成原始的鳥類了。

一些龐然大物般的恐龍，顯示對適應環境變化的脆弱性，而小的物種則更具適應性。大衛·勞普指出，有些物種滅絕是因為遺傳問題，這類問題出現的范圍，可能從疾病影響了一個物種或一些物種，到棲息環境的改變可能對一些棲息在一個狹窄的生活空間的物種來說是致命的。這些問題是顯然存在的，勞普本人相信三葉蟲也是受壞基因的影響。在寒武紀地層的化石中發現了6000種三葉蟲物種，在接下來的兩次大滅絕中，它們的數目急劇減少，到了3.25億年以後的古生代末期，它們統統消失了。

然而，勞普也說明，壞基因並不能解釋這么多物種在大滅絕中為何會全部消失。應該發生過一些重大的事件，不僅殺死了具有好基因的物種，同時也殺死了具有壞基因的物種。勞普本人對一個被大量引用的數字承擔責任，即在二疊紀末期，96%的物種已經滅絕了。這個數字出自他於1979年發表的一篇文章，在那篇文章里他把這個數字作為一個上限提出來，而且還附了許多防止誤解的說明。即使有70%的滅絕率對於災變性事件來說也還是太大。

盡管如此，勞普認為隕石撞擊是5次大滅絕的主要原因的假說依然得不到許多科學家的承認。盡管他有他的支持者，但仍有人對他的理論提出異議。對那些堅持認為不斷發生的火山活動扮演了主要角色的人（他們確實有一些地質學證據支持他們的觀點）來說，這可能意味著，巨大隕石撞擊引發了大規模的劇烈火山活動。雖然如此，一些專家還是認為，即任何一次大滅絕都不是由單一的原因引起的，而是幾個原因共同作用的結果。還有人認為5次大滅絕都有一個最主要的原因，但是可能每次大滅絕的主要原因都不一樣。有一次可能是因為火山活動，還有一次可能是因為海平面上升，另外一次可能是因為氣候突變。所有這些災難，包括隕石撞擊，也許發生過不止一次。

自從發生在6500萬年前的白堊紀末期的那次最大的滅絕事件後，我們人類正在製造另一起大滅絕。一些科學家擔心我們可能正在製造一次環境崩潰，它將使我們人類自身滅絕。另外，如果一顆足夠大的隕星再次撞擊地球，我們將面臨白堊紀大災難重演的厄運。我們已經知道小行星有好幾次與地球擦肩而過，一些天文學家懷疑地球將遲早會遭遇到巨大的撞擊。除非我們能把這種小行星在太空中擊碎，有些科學家認為利用原子彈也許可以達到這個目的。如果真有小行星撞擊地球，我們將能獲得是什麼造成恐龍突然滅絕的第一手資料。且把這種獲得大滅絕發生原因的灰暗的方法擱置一邊，最初的4次大滅絕依然是一個謎，發生的原因引發了無休止的爭論，可以得出可信結論的只是第5次和最近發生的大災難。

⑤ 二疊紀末期生物大滅絕，是什麼原因導致的

二疊紀是古生代時期當中的最後一個紀，它距離現在有2.5億年前。它是全球歷史上最慘重的一次物種大滅絕，當時地球上幾乎所有的物種都被滅絕了。這次的滅絕也讓新的物種生新開始繁衍了起來，從此生態環境也得到了全面徹底的更換。關於這次物種滅絕的原因主要是因為隕石撞擊地球引起的，還因為火山爆發而引起的。但是至於具體哪種原因，直到現在還仍然沒有確切的定論。

二疊紀末期的物種滅亡，是由於行星或隕石碰撞地球或者是火山爆發所引來來的在滅絕事件。而這次事件，同時也給新的物種提供了重新生長的機會，同時也為之後的恐龍等爬行動物的進化開辟了新的環境。在科學界當中人們大多認同，這一件的物種大滅絕是全球歷史上面，從古生代走向中生代最重要的一次轉折。