生物集群灭绝是指在一个相对短暂的地质时段中,在一个以上并且较大的地理区域范围内,生物数量和种类急剧下降的事件。这个概念主要是指宏观生物,因为微生物的多样性和数量很难推测和测定。据科学家推测,自地球诞生以来,曾经出现过的生物已灭绝了超过98%。每次灭绝事件所灭绝生物的比率都有较大的差别。
生物集群滅绝要滿足四個條件:
量值:达到具有实质意义的绝灭量值。
广度:具有全球范围内的广度。
幅度:涉及广泛的不同分类单元。
时续:限于相对短暂的地质时隔。
造成生物集群灭绝的可能原因很多,如星体撞击地球、火山活动、气候变冷或变暖、海进或海退(海平面上升或下降)和缺氧等都曾有學者提出,但目前仍未有完全的定論。每次的大灭绝事件都能在相对短时期内造成80%-90%以上的物种灭绝。但是,少数生命力或逃逸能力强的物种能够忍受灾变造成的极端恶劣的环境,或逃离灾区至异地避难而留存下来。同时,灾变引起的环境变化也给新物种的诞生创造了条件和机遇。大灭绝期间幸存的和新生的物种在灭绝事件后开始复苏和发展,并进而开创生物演化的新篇章,因此每次全球性的灭绝事件后,都伴随着生物的复苏和发展。
科学家推测在太古宙与元古宙应该也有大灭绝事件,但那时以菌藻为主,缺乏化石记录。在显生宙,根据化石记录,地球上曾发生过至少20次明显的生物灭绝事件,其中有5次大規模的集群灭绝事件,即奥陶纪末期、泥盆纪末期、二叠纪末期、三叠纪末期和白垩纪末期的生物大规模绝灭。白堊紀-古近紀滅絕事件因恐龙的灭绝而受到广泛关注,不过二叠纪生物绝灭事件却是规模最大、涉及生物类群最多、影响最为深远的一次。
五次大滅絕事件
下列是五大生物集群滅絕事件,最早由大卫·劳普和傑克·塞科斯基在1982年發佈的論文所认定。
奧陶紀—志留紀滅絕事件:发生在奥陶纪晚期或奥陶纪与志留纪过渡时期,4.45亿年前至4.43亿年前,约27%的科与57%的属灭种。从灭种的生物分类的属的数量,被评为五次大灭绝事件的第二位。直接原因是當時一颗极超新星释出的伽瑪射線暴摧毁了地球一半的臭氧层,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,進而破坏食物链。
泥盆紀後期滅絕事件:3.75亿年前至3.60亿年前,接近泥盆纪与石炭纪过渡时期。这次主要是海洋生物的灭绝,陆地生物受影响不显著。约19%的科、50%的属灭绝。对于植物的影响较不明确,但新植物类群在此次灭绝后开始占优势。全世界几乎没有三叠纪早期形成的煤田。这次大灭绝事件的可能成因包括西伯利亚大规模玄武岩喷发造成的附近浅海区可燃冰融化大量释放温室气体甲烷,盘古大陆形成后改变了地球环流与洋流系统等等。
三疊紀—侏羅紀滅絕事件:2.0亿年前的三叠纪与侏罗纪过渡时期。约23%的科与48%的属(20%的海生生物科別與55%的海生生物屬別)共70至75%的生物灭绝,约17%的科、50%的属。不過,有很多實際滅絕的物種都沒有紀錄,一些科學家估計於20世紀,就已有200萬個物種實際滅絕。根據物種面積曲線估計,每年就有達14萬個物種滅絕。
現今物種滅絕的速度估計是地球演化年代平均滅絕速度的100倍。巨型動物群的滅絕一直持續至21世紀。現代的滅絕事件基本上是人類直接造成的影響。
廣義來說,全新世滅絕事件亦可包括發生在更新世-全新世之間的第四紀滅絕事件(或稱冰河時期滅絕事件)。自一萬年前,人類發展及散佈開始後造成巨型動物群消失。是次滅絕事件並非源自氣候的轉變或人類人口過多。不過全新世滅絕事件則延伸至現今的21世紀。
生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台在2019年进行的全球生物多样性评估认为,目前估计800万物种中有100万物种面临灭绝的威胁 。
其它灭绝事件
上述五大灭绝事件以及全新世滅絕事件之外,还有以下规模稍小的灭绝事件:
在演化上的重要性
生物灭绝事件时常加快地球生命的演化,因为灭绝事件时常使原本生态环境中占優勢的生物急剧衰落甚至绝灭,从而为新的生物的发展提供了更大的空间。在一个生态系统中,新的優勢种往往因此取代舊優勢物种,而不是由于性状更优。如近年來研究認為,寒武紀大爆發跟埃迪卡拉紀末期滅絕事件有關。
例如,哺乳形類與哺乳動物在恐龍占優勢的中生代時期即已存在,但是無法與恐龍競爭大型脊椎動物的生態區位。白堊紀-第三紀滅絕事件消滅了非鳥類恐龍,使哺乳動物能夠進入大型脊椎動物的生態區位。恐龍亦是大滅絕的受益者,因為三疊紀-侏羅紀滅絕事件消滅其最主要的競爭者伪鳄类。
另一種觀點是,它預測在有較多物種競爭之生態區位的生物較不易在大滅絕中倖存。這是因為在大滅絕時的劇烈變化,將使原本一些能夠讓該物種維持一定穩定數量的性狀,在競爭物種數量急遽減少時反而變成負擔,進而加速其滅亡。
再者,許多在大滅絕中倖存的物種並未恢復原先的數量與多樣性,甚至有數量長期下降的趨勢(有時被稱作「」)。因此, 若以“哪些物種倖存或滅亡”的方式來分析某次大滅絕的話,往往會失於偏頗。
然而,達爾文卻堅持,物種間的競爭,例如對食物或生存空間的競爭,在演化上相較於外在環境的變化來得重要。他在《物種源始》一書中表示:
“物種是由緩慢起作用的原因產生和消滅的……有機變化的所有原因中最重要的是幾乎不依賴於改變的物理條件,即生物體與生物體的相互關係——一種生物體的改善需要改善或消滅他人。”
週期性
部分學者認為,滅絕事件的發生具有週期性,大約是每2600萬至3000萬年之間,或者大約每6200萬年就有一些波動變化。對於此種週期性有許多不同的解釋,例如太陽可能存在著一顆未知的伴星(涅墨西斯星),太陽系在垂直銀河系盤面方向的震盪運行,或者穿越銀河系的旋臂。
亦有學者認為,海中的滅絕事件並未符合週期性的假設,或者是該生態系逐漸達到了一個特定的臨界點,使大滅絕的發生變得不可避免。此外,週期性假說當中許多假設的相關性受到質疑。但支持者則宣稱各種紀錄中皆有強烈證據顯示大滅絕的發生具有週期性,且非生物性的地質化學資料亦有與其一致的週期性。
流行文化
- 在電玩遊戲伊蘇VIII -丹娜的隕涕日-中,設定為肇始巨樹引發隕涕日滅絕生物以促進演化,其中的五次隕涕日分別對應五次大滅絕事件。
参考文献
参见
- 灭绝
- 寒武紀-奧陶紀滅絕事件
- 托阿爾階滅絕事件
- 阿普第階滅絕事件
- 全新世滅絕事件
- 埃迪卡拉纪末期灭绝事件
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