我們一共經(jīng)歷了一次大爆發(fā),和五次大滅絕。但大家也要知道,我們現(xiàn)在正在經(jīng)歷第六次物種大滅絕。
寒武紀(jì)大爆發(fā)(Cambrian explosion)——5.4億年前
奧陶紀(jì)大滅絕(Ordovician extinction)——4.4億年前
泥盆紀(jì)大滅絕(Devonian extinction)——3.65億年前
二疊紀(jì)大滅絕(Permian extinction)——2.5億年前
三疊紀(jì)大滅絕(Triassic extinction)——2億年前
白堊紀(jì)大滅絕(Cretaceous extinction)——6500萬年前
寒武紀(jì)大爆發(fā)
寒武紀(jì)大爆發(fā)(Cambrian explosion)被稱為古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)上的一大懸案!自達(dá)爾文以來就一直困擾著進(jìn)化論等學(xué)術(shù)界。
大約5億4200萬年前到5億3000萬年前,在地質(zhì)學(xué)上稱作寒武紀(jì)的開始,絕大多數(shù)無脊椎動物(invertebrate)在這2000多萬年時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。
這種幾乎是“同時(shí)地”、“突然地”在2000多萬年時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)在寒武紀(jì)地層中的無脊椎動物化石(節(jié)肢動物arthropod、軟體動物、環(huán)節(jié)動物等),而在寒武紀(jì)之前更為古老的地層中長期以來卻找不到動物化石的現(xiàn)象,被古生物學(xué)家稱作“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”,簡稱“寒武紀(jì)爆發(fā)”。
這也是顯生宙(Phanerozoic eon)的開始
100多年以來,有兩種基本觀點(diǎn)
一種觀點(diǎn)認(rèn)為,寒武爆發(fā)是一種假象,這是某些達(dá)爾文或新達(dá)爾文主義(Darwinism)者所支持的觀點(diǎn)。
由于進(jìn)化是漸進(jìn)的,所謂“爆發(fā)”只是表明首次在生物化石記錄中發(fā)現(xiàn)了早在前寒武紀(jì)就已經(jīng)廣泛存在并發(fā)展的生物,其他的生物化石群可能是由于地質(zhì)記錄的不完全而“缺檔”。
造成這種“缺檔”的原因是前寒武紀(jì)地層(stratum)經(jīng)歷著熱與壓力,其中的化石被銷毀了。
由于發(fā)現(xiàn)錢寒武紀(jì)化石沉積層(sedimentary formation)中存在大量細(xì)菌(bacteria)和藍(lán)藻(blue-algae)這樣的原核生物(prokaryotic organism),因而這一解釋不再有說服力。
另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,寒武紀(jì)爆發(fā)代表了生物進(jìn)化過程中的真實(shí)事件名科學(xué)家從物理環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的變化兩個(gè)方面來解釋這一現(xiàn)象。
1965年,兩位美國物理學(xué)家提出了寒武紀(jì)爆發(fā)是由于地球大氣的氧水平(atmospheric)這個(gè)物理原因造成的。
他們認(rèn)為,在早期地球的大氣中含有很少或根本沒有自由氧,氧是前寒武紀(jì)(Precambrianperiod)藻類植物光合作用(photosynthesis)的產(chǎn)物并逐漸積累(accumulation)形成的。
后生動物需要大量的氧,一方面用于呼吸作用(respiration),另一方面氧還以臭氧(ozonic)的形式在大氣中吸收大量有害的紫外線(ultraviolet ray),使后生動物免于有害輻射的損傷。
生物大滅絕
生物大滅絕(Biological extinction)是指大規(guī)模的集群滅絕,生物滅絕有叫生物絕種。
在集群滅絕(mass extinction)過程中,往往是整個(gè)分類單元中的所有物種,無論在生態(tài)系統(tǒng)中的地位高低,都逃不過劫難(catastrophe)
大規(guī)模的集群滅絕有一定的周期性(periodic),大約6200萬年就會發(fā)生一次,但集群滅絕對動物的影響最大,而陸生植物(terrestrialplant)的集群滅絕不像動物那樣顯著
奧陶紀(jì)大滅絕
第一次物種大滅絕發(fā)生在4億4千萬年前的奧陶紀(jì)末期(Ordovicianperiod),由于當(dāng)時(shí)氣候變冷并且海平面下降,生活在水體的各種不同的無脊椎動物便蕩然無存
在大約4.4億年前,撒哈拉坐在的陸地曾經(jīng)位于南極(the Antarctic Pole),當(dāng)陸地匯集在極點(diǎn)附近時(shí),容易造成厚的積冰。大片的冰川(glacier)使洋流(ocean current)和大氣環(huán)流(generalatmospheric circulation)變冷,整個(gè)地球的溫度下降,冰川鎖住水,海平面降低,原先豐富的沿海生態(tài)系統(tǒng)被破壞,導(dǎo)致85%的物種滅絕。
泥盆紀(jì)大滅絕
第二次物種大滅絕發(fā)生在泥盆紀(jì)晚期(Devonian),其原因也是地球氣候變冷河海洋退卻。
在距今3.65億年前的泥盆紀(jì)后期,經(jīng)歷了兩個(gè)高峰,中間間隔100萬年,發(fā)生地球史上第二次物種滅絕事件,海洋生物遭到重創(chuàng)。
二疊紀(jì)大滅絕
第三次物種大滅絕發(fā)生在距今2.5億年前的二疊紀(jì)末期(Permian),發(fā)生了有史以來最嚴(yán)重的大滅絕事件,估計(jì)地球上有96%的物種滅絕,其中90%的海洋生物和70%的陸地脊椎動物滅絕。重要珊瑚(coral)群全部消失。
這次大滅絕使得生態(tài)系統(tǒng)獲得了一次最徹底的更新,為恐龍等爬行類動物(reptile)的進(jìn)化鋪平了道路。
這一次大滅絕是地球歷史上從古生代(Paleozoic)向中生代(Mesozoic)轉(zhuǎn)折的里程碑。
在二疊紀(jì)曾經(jīng)發(fā)生海平面下降和大陸漂移(continental drift),造成了最嚴(yán)重的物種大滅絕。所有的大陸聚集成了一個(gè)聯(lián)合的盤古大陸(archicontinent),海岸線急劇減少,大陸架(continental shelf)也縮小了,很多生物失去了生存空間。
更嚴(yán)重的是,當(dāng)淺層的大陸架暴露出來后,原先埋藏在海底的有機(jī)質(zhì)(organic matter)被氧化(oxidization),這個(gè)過程消耗了氧氣,釋放出二氧化碳(carbon dioxide),大氣中氧含量減少對陸地生物的生存造成了巨大的傷害。
三疊紀(jì)大滅絕
第四次物種大滅絕發(fā)生在距今1.95億年前的三疊紀(jì)末期(Triassic period),有76%的物種滅絕,其中主要為海洋生物,這次大滅絕并無明顯的標(biāo)志,只發(fā)現(xiàn)海平面下降之后又上升,出現(xiàn)大面積缺氧的海水。
白堊紀(jì)大滅絕
科學(xué)家們推斷第五次物種大滅絕是由小行星撞擊而發(fā)生的,這次撞擊相當(dāng)于人類歷史上發(fā)生過最強(qiáng)烈地震(seismic)的100萬倍,爆炸的能量相當(dāng)于地球上核武器總量爆炸的1萬倍,導(dǎo)致了2.1萬立方公里的物質(zhì)進(jìn)入大氣中。
由于大氣中大量高密度(high-density)的塵埃,太陽光不能照射到地球上,導(dǎo)致地球表面溫度迅速降低。
沒有陽光,植物逐漸枯萎(withered)死亡;沒有植物,植食性(phytophagous)的恐龍饑餓而死;沒有植食性動物,肉食性(sarcophagy)的恐龍失去食物來源,在絕望和相互殺戮中緩慢消亡。
幾乎所有的大型陸生動物都未能幸免于難。小型的陸生動物(terrestrial animal),像一些哺乳動物(mammal)依靠殘余的食物勉強(qiáng)為生,終于熬過了最艱難的日子,等到了古近紀(jì)(Paleogene)陸生脊椎動物迎來了再次的大繁榮。
撞擊假說的支持者發(fā)現(xiàn)了許多有力的證據(jù)。最有力的證據(jù)來自在K/T(白堊紀(jì)和古近紀(jì))地質(zhì)界線上發(fā)現(xiàn)的銥元素(iridium)異常和沖擊石英?茖W(xué)家推測,這種高含量的銥元素就是撞擊地球的小行星帶來的,沖擊石英是在撞擊過程中形成的。
正在發(fā)生的第六次大滅絕
第六次物種大滅絕,是現(xiàn)代人類真正經(jīng)歷的第一次物種大滅絕。
現(xiàn)在,由于人類活動造成的影響,物種滅絕速度比自然滅絕速度快了1000倍,地球正在進(jìn)入第六次大滅絕時(shí)期。
到21世紀(jì)末,預(yù)計(jì)全球變暖會導(dǎo)致1/2的植物面臨生存威脅,超過2/3的維管植物可能完全消失。