特約嘉賓 中科院南京古生物研究所研究員 金玉[王幹]
記者:7月21日的美國《科學》雜誌發表了您和您的同事關於2.5億年前的生物大絕滅的研究論文,引起了全世界的廣泛關注,您能否介紹一下何為生物大絕滅以及2.5億年前的生物大絕滅的基本情況?金玉[王幹]:生物大絕滅是指世界上相當多的種類在極短的地質時間內消亡,被新生物替代,所以又稱生物演化進程中的“革命”。
地球上自六億年前出現生物以來,曾發生六次重大的生物絕滅事件。6500萬年前恐龍絕滅最為著名,但規模最大、影響最深遠的一次發生在2.5億年前,這是一次超級大絕滅,海洋生物的種類降低一半,佔領海洋近3億年的主要生物從此消失、衰敗,讓位於發展至現代的新生物門類,陸地上兩棲類和爬行類的2/3絕滅了;昆蟲自3.9億年前出現後遭遇了第一次、也是演化史上唯一的一次大絕滅,生態系統徹底更新。這一次生物大絕滅成為古生代向中生代轉折的里程碑。
記者:這項研究在學術上有怎樣的創新性呢?
金玉[王幹]:我們的研究提出了古生代和中生代之交的生物大絕滅為爆發性,它動搖了分期絕滅的傳統觀點。
另外,我們的研究指出大絕滅在生物演化中的重要性可以與自然選擇相比擬。這一觀點對達爾文學説提出挑戰,達爾文認為生存競爭對演化和絕滅的影響比自然環境的作用大得多。而我們的研究結果顯示:正常條件下的適應演化結果並不能抵禦災難性環境變化帶來的絕滅。顯然,大絕滅促使統治種類滅亡,為新種類的發展提供機遇,使整個生態系統得以重新組織。
記者:究竟是什麼原因導致了2.5億年前生物大絕滅的爆發呢?
金玉[王幹]:2.5億年前,西伯利亞的火山噴發,熔岩覆蓋的面積與現代歐洲差不多,體積為150萬立方公里甚至更多,而著名的美國海倫火山噴出的溶岩不過1平方公里。大噴發産生了一系列效應,噴射到大氣平流層中的火山灰和硫化物遮天蔽日,使氣溫驟然變冷,爾後,積聚的二氧化碳又造成高溫,同時,海平面又迅速回升。這一災變使生物界整整沉寂了5百萬年,而一般大絕滅之後的復蘇期只有1百萬年左右。
在大絕滅前的古生代末期的海洋裏多為固著海底、被動攝食的生物,包括孔蟲、珊瑚和各種海百合等,然而浩劫後的淺海只有種類單調的蚌類、菊石和少量螺類,也沒有生物遺體堆積而成的煤、生物礁和燧石。適者生存的理念在強大的災變作用下顯得蒼白無力,那些不起眼的種類卻得以生存。
記者:剛才您提到這次大絕滅是爆發性的事件,這是怎樣推斷出來的?
金玉[王幹]:過去20年的野外觀察和採集的經驗表明,大絕滅似乎分三次突發性事件進行。但是隨著數學、電腦科學、地球化學等其他學科的發展,古生物學研究進入一個全新領域。
我們對在煤山發現的333個化石種出現的位置,根據高精度的同位素年齡值進行換算,計算出年齡值,分析化石種的可信度。經過反覆分析和資料檢驗,結果都出乎意料,觀察到的化石屬的地層延續範圍加上相應的置信區間之後,大多數屬最後出現的位置都落在一個狹窄的時間帶內,所表現出來的絕滅並不是多年來專家們所認為的分三次進行,而是一次爆發性的大絕滅。
記者:為什麼選擇煤山作為研究剖面?
金玉[王幹]:20多年前,南京地質古生物研究所趙金科、盛金章院士等研究了煤山的每一層岩石的化石,陸續採集到15個大類的近400種化石,證明煤山的地層記錄是世界上最完整的。從此以後,煤山剖面聲名遠揚。
煤山剖面目前逐漸成為世界上研究程度最高的經典性剖面,近幾年取得令人矚目的重大進展。一方面,這裡的地層成為國際對比研究的標準。預料國際地質科學聯合會不久即將批准煤山作為古生代與中生代地層分界的全球標準所在地。這是確立全球地質時間一個重要的“金釘子”。另一方面,這裡又是一個國際著名的野外實驗室,是試圖破解古、中生代之交大絕滅之謎的各國專家必須訪問的地質聖地。特別值得注意的是,近年來專家們利用煤山等地火山灰層中鋯石晶體等測定岩層年齡很有意義。1995年張志超與美國專家在《科學》雜誌上發表了年齡數據,説明西伯利亞玄武岩噴溢與大絕滅都在2.51億年前,可能是導致大絕滅的原因。
只有煤山擁有如此系統的高精度的古生物、地質年齡和地球化學資料,可以用之於綜合評估超級大絕滅的過程和原因
光明日報8月7日