五次生物大灭绝事件的真正原因（1 / 2）

一、奥陶纪-志留纪灭绝事件

奥陶纪-志留纪灭绝事件中，约85%的物种、27%的科与57%的属灭绝。依据灭绝的生物分类的属的数量，被评为五次大灭绝事件的第二位。

灭绝原因假说

一、大陆漂移说

科学家认为奥陶纪-志留纪灭绝事件直接原因是冈瓦纳大陆进入南极地区，影响全球环流变化，导致全球冷化进入安第斯-撒哈拉冰河时期，海面大幅度下降。

学界普遍认为，这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。在大约44亿年前，撒哈拉所在的陆地曾经位于南极，当陆地汇集在极点附近时，容易造成厚厚的积冰，而奥陶纪正是这种情形。大片的冰川使洋流和大气环流变冷，整个地球的温度下降了，冰川锁住了水，海平面也降低了，原先丰富的沿海生物圈被破坏了，

二、火山爆发说

4亿多年前英国地区还发生了3次大规模8级火山爆发，可能也导致了全球变冷，并杀死了大量生物，最终导致了85%的物种灭绝。

三、小行星撞击地球说

另有观点认为，当时可能有一颗1公里到12公里大小的天体撞击了地球，其威力相当于1亿颗广岛原子/弹爆炸，巨大尘烟包裹了地球，使地球进入早古生代大冰期，许多无脊椎动物不能适应环境而大规模灭绝。

四、伽马射线暴说

根据25年由美国国家航空航天局及堪萨斯大学的科学家作出的共同研究结果指出，地球于445亿年前的奥陶纪-志留纪灭绝事件有可能是一颗极超新星释出的伽马射线暴引起的，其过程约持续了十秒，摧毁了地球一半左右的臭氧层，使得太阳释出的紫外线袭击地球，导致地面及近海面的大量生物死亡，从而破坏食物链，产生了饥荒。同时被伽马射线暴打乱的空气分子重新组合成带有毒性的气体，这些气体遮挡了阳光中的热量，导致地球一时没有任何生机。

二、泥盆纪-石炭纪灭绝事件

泥盆纪后期灭绝事件（又称晚泥盆纪灭绝事件或泥盆纪晚期灭绝事件、泥盆纪大灭绝，是地球生物史上五次主要的大规模物种灭绝事件之中的第四大物种灭绝事件，发生于古生代泥盆纪晚期。

灭绝原因假说

一、小行星撞击地球说

此次大灭绝中受影响最大的是那些生活在暖水中的物种，因此很多科学家认为造成这次大灭绝事件的原因，是一次与奥陶纪末相似的全球变冷事件。根据这一理论，晚泥盆世的大灭绝是由冈瓦纳大陆的另一次冰川作用引发的，巴西北部这一时期的沉积物中有证据支持这一假设。此期间的彗星撞击事件曾被认为可能是这次大灭绝的诱因。加拿大古生物学家迪格比迈凯轮在1969年提出泥盆纪灭绝事件是由小行星撞击造成的。

二、泥盆纪植物假说

泥盆纪是维管植物开始大规模登陆时期，也是全球气候由温室期向冰室期转换的关键时期。一直以来，植物登陆被认为是地球表层系统转变的关键因素之一，即所谓的“泥盆纪植物假说”（devonianplanthypothesis。该假说认为树和森林的出现极大地促进了大陆风化作用和陆源营养物质的输入，促使海洋初级生产力提升和有机碳埋藏量增加，驱动大气二氧化碳浓度下降和气候变冷，最终导致在泥盆-石炭纪之交的中-高纬度地区出现了晚古生代最早的冰碛岩沉积。

三、二叠纪-三叠纪灭绝事件

二叠纪-三叠纪灭绝事件是一个大规模物种灭绝事件，发生于古生代二叠纪与中生代三叠纪之间，距今大约2514亿年。若以消失的物种来计算，当时地球上7%的陆生脊椎动物，以及高达96%的海中生物消失；这次灭绝事件也唯一一次造成昆虫物种大量消失的灭绝事件。计有57%的科与83%的属消失。在灭绝事件之后，陆地与海洋的生态圈花了数百万年才完全恢复，比其他大型灭绝事件的恢复时间更长久。此次灭绝事件是地质年代的五次大型灭绝事件中规模最庞大的一次，因此又被正式称为大死亡或大灭绝，或是大规模灭绝之母。

关于二叠纪-三叠纪灭绝事件的发生过程，目前已有多种假设，包含剧烈与缓慢的过程；白垩纪-古近纪灭绝事件的发生过程，也有类似的假设。剧烈过程理论的成因，包含大型或多颗陨石造成的撞击事件、连续性火山爆发、或是海床急骤释放出大量甲烷水合物。缓慢过程理论的成因，包含海平面改变、缺氧、以及逐渐增加的干旱气候。

灭绝原因假说

一、小行星撞击地球说

白垩纪-古近纪灭绝事件由撞击事件造成的证据，促使科学家们推论其他灭绝事件由撞击事件造的的可能性，尤其是二叠纪-三叠纪灭绝事件。因此，科学家们尽力寻找那个时代的大型陨石坑与撞击证据。

目前已在部分二叠纪/三叠纪交界的地层，发现撞击事件的证据，例如：在澳洲与南极洲发现罕见的冲击石英、富勒烯包覆的外太空惰性气体、南极洲发现的玻璃陨石，以及地层中常见铁、镍、硅微粒。但是，上述证据的真实性多受到怀疑。在南极洲石墨峰（graphitepeak发现的冲击石英，经过光学显微镜与穿透式电子显微镜重新检验后，发现其中的结构并非由撞击产生，而是形变与地壳活动（例如火山造成的。

目前已经发现数个可能与二叠纪末灭绝事件有关的陨石坑，包含：澳洲西北外海的贝德奥高地、南极洲东部的威尔克斯地陨石坑。但没有可信服的证据，可证明这两个地形是由撞击产生。以威尔克斯地陨石坑为例，这个位在冰原下的凹地，年代无法确定，可能晚于二叠纪末灭绝事件才形成。其中最争议的陨石坑，是由地质学家michaelstanton在22年提出的，他主张墨西哥湾是形成于二叠纪末期的一次撞击事件，而该撞击事件也造成了二叠纪-三叠纪灭绝事件。

如果二叠纪末灭绝事件的主因是由于撞击，很有可能陨石坑已经消失于地表。地球表面有7%是海洋，所以陨石或彗星撞击海洋的机率，是撞击陆地的两倍以上。但是，地球的海洋地壳会因聚合与隐没作用而消失于地表，所以目前无法找到距今2亿年以上的海洋地壳。如果当时有非常大型的撞击事件，撞击会使该处地壳破裂、变薄，造成大量的熔岩。

撞击理论最受到关注的原因是，它可与其他灭绝现象产生因果连结，例如西伯利亚暗色岩火山爆发，可能由大型撞击产生，甚至是大型撞击的对蹠点。即使撞击发生于海洋，陨石坑因为隐没带而消失于地表，应会留下其他证据。如同白垩纪-古近纪灭绝事件，如果有撞击事件发生，会产生大量撞击抛出物，相同时代的许多地层会发现大量亲铁元素，例如铱。若灭绝事件由陨石撞击引发，可以解释在灭绝后，生物没有快速的适应演化。

二、火山爆发说

在二叠纪的最后一期，发生两个大规模火山爆发：西伯利亚暗色岩、峨嵋山暗色岩。峨嵋山暗色岩位于现今中国sc省，规模较小，形成时间是瓜达鹿白阶末期，形成时的位置接近赤道。西伯利亚暗色岩火山爆发是地质史上已知最大规模的火山爆发之一，熔岩面积超过2万平方公里。西伯利亚暗色岩火山爆发原本被认为持续约数百万年，但近年的研究认为西伯利亚暗色岩形成于2亿512万年前（误差值为3万年，接近二叠纪末期。

峨嵋山暗色岩与西伯利亚暗色岩火山爆发，可能制造大量灰尘与酸性微粒，遮蔽照射到地表的阳光，妨碍陆地与海洋透光带的生物进行光合作用，进而遭成食物链的崩溃。大气层中的酸性微粒，最后形成酸雨降落到地表。酸雨对陆地植物、可制造碳酸钙硬壳的软体动物与浮游生物造成伤害。火山爆发也释放大量二氧化碳，形成全球暖化。大气层中的灰尘与酸性物质降落到地表之后，过量的二氧化碳持续形成温室效应。

与其他火山相比，西伯利亚暗色岩更为危险。洪流玄武岩会产生大量的流动性熔岩，只会喷发少量的蒸气、碎屑进入大气层。但是，西伯利亚暗色岩火山爆发的喷出物质，似乎有2%是火山碎屑，这些火山灰与火山砾进入大气层后，会造成短时期的气候寒冷。带有玄武岩的熔岩侵入碳酸盐岩、或带有大型煤层的地区，会产生大量的二氧化碳，会在大气层的灰尘降落到地表后，造成全球暖化。

这些火山爆发事件的规模是否足以造成二叠纪末灭绝事件，仍有争议。峨嵋山暗色岩接近赤道区，火山爆发所制造的灰尘与酸性物质，会对全世界造成影响。西伯利亚暗色岩的规模较大，但位置在北极区内，或在北极区附近。如果西伯利亚暗色岩火山爆发的持续时间在2万年内，会使大气层中的二氧化碳达到正常程度的两倍。近年的气候模型显示，大气层中的二氧化碳含量加倍，会使全球气候上升15°c到45°c，这会造成严重的影响，但没有到二叠纪-三叠纪灭绝事件的严重程度。

在25年，日本nhk与加拿大国家电影委员会（nfb制作的《地球大进化》（miracleplanet；地球大进化?46亿年?人类への旅电视节目，提出火山爆发形成的轻微全球暖化，导致甲烷水合物的气化；由于甲烷气体对全球暖化的影响，是二氧化碳的45倍，甲烷水合物的气化进而导致不断循环的全球暖化。

三、甲烷水合物的气化说

科学家们已在全球许多地点的二叠纪末碳酸盐矿层中，发现当时的碳13/碳12比例有迅速减少的迹象，减少了约1‰左右。从二叠纪末开始，碳13/碳12比例发生了一系列的上升与下降现象，直到三叠纪中期才稳定、停止；而发生于二叠纪末的第一次变动，是其中规模最大、最迅速的变动。在三叠纪中期，碳13/碳12比例稳定之后，可制造碳酸钙外壳的动物开始复原。

碳13/碳12比例的下降，可能有以下多种因素：

火山爆发产生的气体，其碳13/碳12比例低于正常值约5~8‰。但若要使全球的碳13/碳12比例下降约1‰，其火山爆发的规模将超越目前已知的任何地质纪录。

生物活动降低，使环境中的碳12更慢被摄取，更多碳12进入沉积层，而使碳13/碳12比例降低。所有的化学反应是建立在原子间的电磁力。较轻的同位素，其化学反应较快。所以生物化学过程会用到较轻的同位素。但关于古新世-始新世交替时期最大热量（petm事件的研究发现，该时期的碳13/碳12比例小幅降低约3到4‰。根据假设，即使将全部的有机碳（包含生物、土壤、海洋进入土壤沉积层中，也不会达到古新世/始新世交替时的小幅度碳13/碳12比例下降。由此可知生物活动降低不是二叠纪末期的碳13/碳12比例降低的原因。

埋在沉积层中的死亡生物，体内的碳13/碳12比例小于正常值约2到25‰。就理论上而言，如果海平面迅速降低，浅海地区的沉积层曝露到空气后，开始氧化作用。但若要使全球的碳13/碳12比例下降约1‰，要有65到84兆吨有机碳经氧化后形成，而沉积层本身需要数十万年的氧化。这似乎不太可能发生。

间歇性海洋高氧与缺氧事件，也可能是三叠纪早期的碳13/碳12比例下降的原因。全球性的海洋缺氧现象，本身也是灭绝事件的原因之一。二叠纪末期到三叠纪早期的陆地，多为热带地区。热带的大型河流会将沉积层中有有机碳带入海洋，尤其是低纬度的邻近海盆。生物化学过程会用到较轻的同位素，所以有机碳的碳13/碳12比例低。大量有机碳的迅速（以相对而言释放与沉降，可能会引发间歇性的高氧/缺氧事件。元古宙晚期到寒武纪交接时期，也曾发生碳13/碳12比例的下降，可能与此相关，或是其他与海洋相关的因素。

其他的理论则有：海洋大量释放二氧化碳、以及全球的碳循环系统经历长时间的重整。

但最有可能导致全球性碳13/碳12比例下降的因素，是甲烷水合物气化产生的甲烷。而利用碳循环模型模拟的结果，甲烷最有可能导致如此大幅的下降。甲烷水合物是固态形式的水于晶格（水合物中包含大量的甲烷。甲烷是由甲烷菌制造，碳13/碳12比例低于正常值约6‰。甲烷在特定的压力与温度下，会形成包合物，例如永冻层的近表层，并在大陆棚、更深的海床等地区大量形成。甲烷水合物通常出现在海平面3米以下的沉积层。最深可在水深2米处发现，但大部分在水深11米以上。

西伯利亚暗色岩火山爆发产生的熔岩面积，是以往认定的两倍以上，新发现的熔岩地区，在二叠纪末时几乎是浅海。极有可能这些浅海地区蕴含甲烷水合物，而火山爆发产生的熔岩流入海床后，促使甲烷水合物的汽化。

由于甲烷本身是种非常强的温室气体，大量的甲烷被视为造成全球暖化的主要原因。证据显示该时期的全球气温上升，赤道区上升约6°c，高纬度地区上升更多。例如：氧18/氧16比例的下降、舌羊齿植物群（舌羊齿与生存于相同地区的植物消失，由生存于低纬度的植物群取代。

四、海平面改变说

当原本沉浸的海床露出海平面时，会造成海退。海平面的下降会使浅海的生存区域减少，破坏当地的生态系统。浅海的可栖息地，富含食物炼下层的生物，这些生物的减少，使赖其以维生的生物竞争食物更激烈。海退与灭绝事件之间似乎有部份关联，但另有证据认为两者间没有关系，而海退会形成新的栖息地。海平面的变化，同时也导致海底沉积物的变化，并影响海水温度与盐度，进一步造成海生生物的多样性衰退。