生命的历程系列讲座（十三）生物大灭绝启示录

冯伟民

当今地球鸟语花香、万紫千红，人类社会迈入了信息化的现代社会生活，很难想象过去漫长的地球历史上曾发生过多次惊天动地、凄惨无比的生物大灭绝。据有关方面统计，地球上曾存活过10亿至40亿种动、植物和菌类，而现在的物种观察估计仅有2000万种，所以绝大多数物种在地质历史长河中灭绝了，它们除部分是自然灭绝外，绝大部分是在生物大灭绝中消失的。

那么，是什么原因导致了生物大灭绝事件？它们对我们有什么启示呢？

灭绝是自然现象

生物大灭绝是指在较短地质历史时期（通常少于100万年）内，因环境巨变、生态系统恶化而使全球生物受到重创、大部分物种惨遭淘汰的一种结局。

自38亿年前生命诞生以来，数以十亿计的生物种类登上了地球生命演化历史的舞台，演绎着“你方唱罢我登场”的极其漫长的历史剧，绝大多数成为了历史长河中的匆匆过客。它们的新生与灭绝每天都在发生，乃是地球生命演化中的一般规律。大部分的动物群和植物群都出现在距今约5.41亿年以来的显生宙。在这段地质历史中，既有显著的物种增长，同时也有明显的物种大灭绝。不同层次的生物灭绝事件发生过无数次，但具有全球影响的生物大灭绝有5次，即发生在奥陶纪末、晚泥盆世中期、二叠纪末、三叠纪晚期和白垩纪末的大灭绝。

显生宙五次重大生物灭绝事件

恐龙绝灭

五次大灭绝

奥陶纪末生物大灭绝发生在距今4.4亿年前，由前、后两幕组成，其间相隔约50万-100万年。第一幕是生活在温暖浅海或较深海域的许多生物都灭绝了，灭绝的属占当时属总数的60%-70%，灭绝种数更高达80%。第二幕是那些在第一幕灭绝事件中幸存的较冷水域的生物又遭灭顶之灾。

晚泥盆世生物大灭绝发生在距今3.75亿年前，其灭绝的科占当时科总数的30%，灭绝的海生动物达70多科，陆生生物也遭受了重创。这次灭绝事件的时间较长，规模较大，受影响的门类也多。当时浅海的珊瑚几乎全部灭绝，深海珊瑚也部分灭绝，层孔虫几乎全部消失，竹节石全部灭亡，浮游植物的灭绝率也达到90%以上。

二叠纪末生物大灭绝发生在距今2.52亿年前，造成了陆生生物大约70%的科和海洋生物的95%的物种的消失，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，生物礁生态系统全面崩溃，古生代海洋中由海百合—腕足动物—苔藓虫组成的表生、固着生物群落迅速退出历史舞台。在陆生生物中，不同气候带的特征植物群消亡，被矮小的裸子植物代替。二叠纪最有代表性的四足类的陆生脊椎动物，有63%的科迅速灭绝。

三叠纪晚期生物大灭绝发生在距今2.08亿年前。虽然三叠纪晚期大灭绝造成的影响相对轻微，是5次大灭绝中最弱的，但也有1/3的科灭绝。其中海洋生物有20%的科灭绝，陆地上大多数非恐龙类的古蜥目、兽孔目爬行动物和一些大型两栖动物都灭绝了。

白垩纪末生物大灭绝发生在距今6650万前，它标志着中生代的结束。26%左右的科、超过半数的属、75%左右的种在大灭绝中消失。称霸一时的恐龙以及菊石、双壳类中的固着蛤类完全灭绝了。一度非常繁盛的六射珊瑚、大型底栖有孔虫和超微浮游生物遭到很大的摧残。这次大灭绝事件冲击了海洋和陆地的生态系统，使现代最重要的成礁生物六射珊瑚急剧减少。

灭绝原因是什么？

历次全球性生物大灭绝有着复杂而深奥的原因,它既有生物内在的因素，也有外部环境的原因；它既是偶然的、不可预测的，也是决定性的、由生物发展规律所决定的。每一个生物物种的生存都有其特定的生存要求，只有在特定的生存条件下才能稳定地发展，即便世界性分布也不例外。

从化石记录可以看到，一些世界性分布的类群在世界性气候和地质变化中常常灭绝，这并非是生物内部的原因，而是生物赖以生存的环境条件被破坏和变更的缘故。目前，科学家推测的导致物种大灭绝发生的因素有缓慢的地质变化、全球气候变化（变冷或变暖）和一系列灾变事件，如大范围火山活动、海洋环境恶化（如短期内海平面升降、酸化、毒化、甲烷大量排放）和天外来客（如彗星、陨石）撞击地球。

陨石撞击地球

冰川事件与全球气候变冷

全球海平面变化

火山活动

使生物生存条件变更的缓慢地质变化主要指地球板块的移动、海域消失以及由此而产生的大陆生态地理条件的变化。地壳整个布局的改变破坏了原来的生存条件，同时又创造了新的生存环境。如二叠纪和三叠纪交界时期，超级大陆与联合古陆的形成使大量生存在大陆架上的海洋生物灭绝。

全球性的气候变化也往往能够造成大量物种灭绝。根据化石记录，晚白垩世全球气候的干旱化使38%的海洋生物彻底灭绝，陆地动物遭受灭绝的规模更大；古近纪始新世末期，由于气温迅速变冷，许多在古新世后期和始新世占优势的植物类群灭绝，而第四纪冰川的影响又使大量的植物类群销声匿迹。

物种大灭绝往往与地球上重大的灾变事件相关联。有些灾变事件仅发生在局部区域，有些则是全球性的。这些灾变事件有些是地球内部的自身运动所致，如海退现象、火山爆发、造山运动及海洋作用；有些则是来自外部空间的干扰，如太阳系中一些小行星和地球相撞、超新星的爆炸等。

海退明显地使大陆架生物类群的生存空间减少，导致种群数目的急剧减少，最终使大量物种灭绝。如二叠纪后期地球历史上最严重的生物区系危机可能是由于大规模的海退所致。尽管海退在减少海洋性生物生存空间的同时又扩展了陆地生物的生存空间，但是，海退所导致的全球性气候变化，也同时使陆地生态系统不可避免地遭受到严重破坏，并导致了大量物种的灭绝。当大陆普遍被浅海覆盖时，全球气候相对一致，呈现温暖和湿润的特征。海退则破坏了这种温和的海洋性气候，产生了从海域到内陆气候的差异，并且普遍出现干旱和气温的急剧变冷，大陆性气候的季节变化显著增强，而气温的急剧变冷常常是生物区系发生严重危机的前兆。

火山爆发则可以直接导致大量生物灭绝。火山爆发时，短时期内大量的火山灰冲入大气层，加强了地球对光的反射能力，使辐射到地球表面的太阳光迅速减少，导致地球表面的气温急剧下降。例如奥陶纪末、泥盆纪末、二叠纪末和白垩纪末所发生的4次物种大灭绝事件均伴随着火山爆发。近年来的研究表明，生物大灭绝的幕后黑手大多指向地球内部的活动造成的大规模火山喷发，即便是白垩纪末包括恐龙在内的生物大灭绝事件，越来越多的研究也表明德干玄武岩的喷发与大灭绝的密切时间联系，火山爆发对环境造成的压力最终导致地球局部生态系统的毁灭。

灭绝带来的启示

生物大灭绝带来的影响是十分凄凉和严酷的。这种灾变环境重创甚至毁坏了大的生态系，打破了生物与环境间长期的相对平衡，中断了生物演化的连续进程，使得生物多样性剧跌，旧生物屏障极大地弱化了。但是幸运的是，大灭绝并没有彻底改变生物界的根基，而是在生命进化过程中扮演着相当重要又独特的角色。大灭绝不仅让出生态空间，使幸存者得以拓展生存空间，获得新的发展，而且给具有顽强生命力的物种创造了新的繁盛机遇，更是在生物类群优势替代的进程中，起了加速和催化的作用。

人们因此从史前生物大灭绝中得到了新的启示。我们既要认识生物的灭绝与新生是生命演化中的自然现象，每时每刻几乎都在发生，生物的更替是以一种不均衡的速度发生的，也要学会将今论古、以史为鉴，看到今日的地球大环境在地质历史中的独特面貌和正在面临的严峻挑战。

当今地球由七块大陆组成，主要分布在北半球。山山水水中繁衍着由哺乳动物为主宰和以被子植物为优势组成的动植物，形成了显生宙以来独具特色的生命世界。但是，自人类诞生以来，大自然的面貌发生了越来越大的变化。进入新石器时期，古人不仅已经掌握了取火，也已学会了制作工具和集体狩猎,开始了大规模猎杀大型动物的时代。

特别是工业革命以来，人类不仅涉足地球大千世界各个领地，而且通过工业革命带来了巨大的物质财富，但由于片面地把自然当作征服的对象，也带来了严重的全球性环境污染和生态危机，如气候变化、臭氧层破坏、森林破坏和生物多样性减少、大气及酸雨污染、土地荒漠化、国际水域与海洋污染、有毒化学品污染和有害废物越境转移，等等。这些都直接或间接地导致了物种灭绝加速，影响了地球生物多样性发展。

科学观察表明，地球上的生物物种正以前所未有的速度在消失。从1600年到1800年，地球上的鸟类和兽类物种灭绝了25种；从1800年到1950年，地球上的鸟类和兽类物种灭绝了78种。曾经生活在地球上的冰岛大海雀、北美旅鸽、南非斑驴、澳洲袋狼、直隶猕猴、高鼻羚羊、普氏野马、台湾云豹以及渡渡鸟等物种都已经不复存在。

显然，过度地向大自然索取、忽视环境保护，使得大批生物惨遭杀戮，不少物种濒临灭绝，食物链发生变化。更可怕的是，这种由于人类活动所导致的物种灭绝速度远远超过地史时期历次大灭绝，结果必然将影响了人类自身的可持续发展。为此，一些著名科学家已经发出警告：“地球上已进入了第六次生物大灭绝，而且它最终将危及人类自身，这并非危言耸听。”

因此，我们需要借鉴地球历史上生物大灭绝事件发生的规律，了解生物界应对灾变环境的策略，来充分认识当今人类自身的生存状况和面临的困境，约束人类贪婪的习性和行为，寻找保护地球和生命、改善自然环境的对策。

通过历史和现实的两方面介绍，本文向公众再现地球生命演变史上的不平凡过程，即那些曾经发生的重大环境变化和极为严重的生命灭绝事件，更希望通过地球生命大灭绝的案例警示当代人类。人类不可能独善其身，应当学会谦卑，应当成为生物多样性最坚定的捍卫者。