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我专家发现生物大灭绝元凶：硫化氢毒杀(图)http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2005-01-30
 二叠纪时期，生存在地球上的动物和植物 硫化氢污染古海洋，“毒杀”海洋生物 地球上自6亿年前出现动物以来，曾发生过6次重大生物灭绝事件。除了最为著名的那次发生在6500万年前的恐龙灭绝事件，规模最大、对生物发展影响最深远的一次发生在2.5亿年前的二叠纪末期。一直以来，科学家猜测是某颗彗星或小行星碰撞到地球，从而引发地球生物历史上最大的灭绝。 近日，美国《科学》杂志公布了由中、澳、美、德等国科学家研究生物分子化石的最新发现：导致2.5亿年前的生物大灭绝事件的“元凶”，极有可能是硫化氢。 一个由中、美、澳、德等国科学家组成的科研小组研究了我国浙江煤山和澳大利亚帕斯盆地两口钻井样品中的生物分子化石，发现古生代向中生代转折期间，全球性古海洋表层水体透光层存在大量有毒硫化氢，初步推断这就是导致2.5亿年前超级生物大绝灭事件的“疑凶”。近日美国《科学》杂志的在线快报发表了这一成果。中国科学院南京地质古生物研究所曹长群博士为该研究小组的主要成员之一。 二叠纪末期，70%的陆生生物灭绝，海洋中则至少有90%以上的物种消失。 地球生物进化史中曾经发生了6次生物“物种大灭绝”事件。在一个相对短暂的地质时期中，全球范围内许多种类的生物个体全部死亡，从而造成地球上生物物种数目在较短的地质时间内突然下降，称之为生物物种大灭绝。 根据化石记录，在寒武纪末期、奥陶纪末期、泥盆纪末期、二叠纪末期、三叠纪末期和白垩纪末期均发生过物种大灭绝事件。其中，2.5亿年前的二叠纪生物灭绝事件是规模最大、涉及生物类群最多、影响最深远的一次。 二叠纪初期，地球上一派欣欣向荣的景螅0俸稀⒕帐⑸汉骰褂杏憷嘣诤Q笾幸斐7比伲狡芏镆约芭佬卸锝徊缴钊肽诼交疃舛蜗喽晕榷ǖ氖逼诔中舜蟾?亿年。 到了二叠纪末期，地球历史上最大的一次集群绝灭事件发生了。研究表明：陆生生物大约70%的科未能摆脱灭绝的命运；海洋中则至少有90%以上的物种在这一时期消失。在陆地上超过3/4的脊椎动物消失了，蜥蜴类、两栖类、兽孔目爬行类也急剧衰落。 繁盛于古生代早期的三叶虫、四射珊瑚、横板珊瑚、蜓类有孔虫以及海百合等全部绝灭，腕足动物、菊石、棘皮动物、苔藓虫等也遭受严重的打击。在这次大灭绝中，整个地球生态系统也彻底更新，成为地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。 有科学家猜测，海平面下降和大陆漂移是造成物种大灭绝的原因。 通过对大灭绝事件的研究，科学家可从中得到一些关于全球变化、生物保护的可预测性的知识，所以这一事件成为当前探索大灭绝奥秘的热点。其发生原因，科学界曾经提出过种种猜测，有的认为是超大规模火山爆发或者海平面的下降导致，有的认为是由于水化甲烷大规模释放以及来自彗星、小行星等天体撞击，但是各种说法一直以来都未有充分证据证明，大灭绝的原因一直是个谜。 美国加州大学柏克莱分校的伦尼与麻省理工学院的波林曾利用同位素测定年代法，分析了中国浙江煤山地区二叠纪末地层的火山物质，以及西伯利亚洪流玄武岩喷发的年代，发现两个事件几乎同时发生在2.5亿年前左右的100万年内。他们据此推论大绝灭为西伯利亚大规模火山爆发所致。 还有科学家认为，地层中大量沉积的富含有机质的页岩可证明二叠纪曾经发生的海平面下降和大陆漂移是造成物种大灭绝的原因。 那时，所有大陆聚集成了一个联合古陆，富饶的海岸线急剧减少，大陆架也缩小了，生态系统受到了严重的破坏，很多物种的灭绝是因为失去了生存空间。 更严重的是，当浅层的大陆架暴露出来后，原先埋藏在海底的有机质被氧化，这个过程消耗了氧气也释放了二氧化碳，使许多陆地生物遭到灭顶之灾，而后海平面上升，海洋里也成了缺氧地带。 对撞击熔化形成的岩层进行分析，科学家又提出天体撞击假说。 美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校贝克教授通过对澳大利亚贝杜特地区的水底钻出的一些矿样进行分析，发现了撞击熔化形成的岩层证据。对这些矿物颗粒的放射性年代测定显示，其大概形成于二叠纪和三叠纪交界时期。 贝克教授基于这些结果认为，该地区可能在距今约2.5亿年前受到了小行星或彗星等外来天体撞击，而这些外来天体的撞击正是导致该时期生物大灭绝的原因。 多国科学家联合研究发现，有毒硫化氢可能是灭绝事件“元凶”。 2003年，一个由中、美、德、澳等国科学家组成的小组开始对此次灭绝成因进行研究。澳大利亚科学家葛瑞斯在从帕斯盆地提取的岩芯样品中发现了来自于绿硫细菌特征的分子化石。 绿硫细菌是一种适合生存于厌氧、硫化氢丰富的透光带环境中的自养型菌类，能利用硫化氢、单质硫等进行光合作用。他们并且发现，岩石中的碳、硫同位素、铁离子丰度等都出现异常变化，由此推断出生物大灭绝期间帕斯盆地一带的海区严重缺氧和水体富含硫化物，现在唯一和当时情况类似的地区就是死海。 专家推测：当时可能是因海洋透光层(海底200米左右，生物能自主进行光合作用生存的最远距离)带有有毒硫化氢，“杀死”大量需要氧气呼吸的海底生物，并且这种有毒气体达到富集状态，向陆地扩散，造成陆地生物短时间内同样大面积“消失”。 那有毒硫化氢从何而来？专家解释，海底淤泥会产生有毒硫化氢，但海洋是流动的，一般情况下会缓慢释放，不会全部富集到表层水体透光层中，只有当古海洋表层水体和底层水体完全不流动不交换，呈完全静止状态，才会出现有毒硫化氢富集表层水体的情况，造成海洋动物灭绝。 科学家接下来要研究，为什么海洋透光层会存在大量有毒硫化氢等问题。 由于澳大利亚帕斯盆地岩芯的地层记录并不完整，研究小组选择了研究程度极高的中国浙江煤山二叠纪-三叠纪国际标准剖面开展生物分子化石的合作研究。中科院南京地质古生物研究所曹长群博士与美国麻省理工学院的塞蒙斯院士合作，分析了浙江煤山露头样品的生物分子化石，得出与澳大利亚帕斯钻井样品类似结果，同时还证明了2.5亿年前海洋硫化氢污染事件是全球性的。 虽然新观点已经形成，但是曹长群博士表示，进行此次生物大灭绝原因的研究牵涉到多种生物和环境因素，现在他们还在对为什么海洋透光层会存在大量有毒硫化氢等问题作进一步研究。“很有可能是当时南北极温度不断升高，造成海洋难以形成环流，大量绿硫细菌聚集在一起，形成的大量硫化氢气体难以沉积到海底。”曹长群指出，现在发表的只是合作研究的阶段性成果，煤山科学钻井项目的生物分子化石和其他学科的研究工作还在进行，只有通过多学科综合研究才能获得更全面的认识。 [北京科技报]
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