最新研究：厄尔尼诺或为2.52亿年前地球生物大灭绝的罪魁祸首

本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：
https://mp.weixin.qq.com/s/zvIGlM1yLaX0ckAdExrv4g

本文约3500字，阅读约7分钟

二叠纪-三叠纪大灭绝，一直是地质学和古生物学领域的一个重大谜团。虽然科学家们普遍认为大规模火山喷发和气候变化是导致这场灾难的主要原因，早期的研究主要集中在海洋生态系统的崩溃上，但陆地生物为何遭受如此严重的打击，却一直是个谜。此外，厄尔尼诺现象是现代气候研究的热点，但科学家们一直好奇，在遥远的过去，这种现象是否也存在？以及，它是否对地球历史上的重大事件产生了影响？

‍

上图：‍在新南威尔士州的弗雷泽海滩，可以看到遗存。‍二叠纪-三叠纪边界的地层中，末二叠纪灭绝事件位于煤层的上方。摄影：Dippiljemmy‍

近日，来自英国布里斯托大学和中国地质大学（武汉）的研究团队联合开展的一项最新研究揭示了史上最大规模物种灭绝事件——发生于约2.52亿年前的“二叠纪-三叠纪”大灭绝事件背后的成因。这项研究成果，于2024年9月发表在了著名的期刊《科学》上，为该次气候变化导致海洋和陆地生物大灭绝的原因提供了新解释。

海湿小编注意到，这篇论文发表仅仅5天，下载次数就达到了1522次。图源：Science官网

过去，科学家们一直认为，西伯利亚地区大规模的火山喷发，是导致此次物种大灭绝的主要因素。火山爆发释放的大量二氧化碳迅速加速了全球变暖，进而引发了广泛的海洋和陆地生态系统崩溃。

然而，困扰科学界已久的一个谜团是，陆地生物，包括通常适应性很强的植物和昆虫，为何也遭受了如此严重的灭绝影响。

该研究的共同负责人之一、布里斯托大学高级研究员亚历山大·法恩斯沃思博士解释说：“仅仅气候变暖并不能解释如此大规模的物种灭绝。正如我们现在所看到的，当热带地区变得过热时，物种会迁移到更凉爽的高纬度地区。我们的研究表明，增加的温室气体不仅使大部分地球变暖，还会加剧天气和气候的变异性，使生存环境更加‘狂野’，不利于生物的存续。”

二叠纪-三叠纪的浩劫表明，全球变暖不仅仅是温度变得难以忍受的问题，更是气候条件在几十年内剧烈波动的问题。

中国地质大学（武汉）的共同负责人之一孙亚东教授说：“大多数生物都无法适应这些条件，但幸运的是，一些生物得以存活下来，如果没有它们，就不会有今天的我们。那次事件几乎——但并非完全——是地球生命的终结。”

研究人员通过分析来自小型已灭绝游泳生物“牙形石"材料中的氧同位素，揭示了二叠纪-三叠纪变暖的规模。通过研究来自全球各地牙形纲的温度记录，研究人员能够证明低纬度和中纬度地区的温度梯度发生了显著的崩溃。（海湿小编注：牙形石（conodonts）是一类已经灭绝的牙形石纲（学名：Conodonta）的史前海洋水生脊椎动物的微小牙齿化石，它们形态多样，分布广泛，是古生物学研究中非常重要的化石，可以用于地层划分、古环境研究和生物演化研究。尽管个头很小，但牙形石在漫长的地质历史中留下了丰富的化石记录，为今人揭示了地球早期生命演化的奥秘。）

法恩斯沃思博士利用先进的气候模型评估了这些发现，并表示：“从本质上说，当时所有地方都变得太热了。导致气候模式变化的原因非常深刻，因为当时发生的厄尔尼诺事件比今天要强烈得多，持续时间也更长。物种根本来不及适应或进化。”

厄尔尼诺事件近年来一直导致降雨模式和温度的大幅变化。例如，2024年6月北美发生热浪，气温比正常值高出约15摄氏度，正是厄尔尼诺事件所致。2023-2024年也是全球最热年份之一，这主要是由于太平洋强厄尔尼诺事件，再加上人为因素导致的二氧化碳增加，进一步加剧了世界各地的干旱和火灾。

利兹大学古环境学教授、该研究的共同作者之一保罗·威格纳尔教授指出：“幸运的是，到目前为止，此类事件每次只持续一到两年。在二叠纪-三叠纪危机期间，厄尔尼诺持续时间更长，导致了长达十年的广泛干旱，然后又是多年的洪水泛滥。基本上，气候变化无常，这对任何物种的适应能力都是极大的挑战。”

气候模型的结果，也解释了在那个时代岩层中发现大量木炭的原因。

赫尔大学古生物学家、该研究的共同作者之一戴维·邦德教授补充说：“如果气候容易发生干旱，野火就会变得非常普遍。地球陷入了危机状态，陆地燃烧，海洋停滞。生物无处可躲。”

研究人员观察到，地球历史上曾发生过许多类似于西伯利亚火山喷发事件，并引发了物种灭绝，但没有一次达到二叠纪-三叠纪事件的规模。

他们发现，二叠纪-三叠纪物种灭绝之所以如此不同，是因为这些“超级厄尔尼诺”事件对气候产生了正反馈，导致热带地区以外的地区也变得异常炎热，进而导致植被枯萎。植物是清除大气中二氧化碳的重要因素，也是食物网的基础。如果植物死亡，地球上阻止火山活动持续排放二氧化碳的机制之一就会失效。

这也有助于解释二叠纪-三叠纪物种大灭绝事件的一个谜团，即陆地物种灭绝发生在海洋物种灭绝之前数万年。

孙博士解释说：“虽然海洋最初免受温度上升的影响，但‘超级厄尔尼诺’事件导致陆地温度超过了大多数物种的耐热极限，而且上升速度如此之快，以至于它们来不及适应。只有能够快速迁移的物种才能幸存下来，而能够做到这一点的植物或动物并不多。”

大灭绝是地球自然系统的心跳，它重置了生命和进化，并将其引向不同的路径。法恩斯沃思博士总结道：“二叠纪-三叠纪大灭绝虽然毁灭性极大，但最终促使恐龙成为主导物种；正如白垩纪大灭绝导致哺乳动物（包括人类）的崛起一样。”

感兴趣的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者可以参看全文：

Yadong Sun, Alexander Farnsworth, Michael M. Joachimski, Paul B. Wignall, Leopold Krystyn, David P. G. Bond, Domenico C. G. Ravidà, Paul J. Valdes. Mega El Niño instigated the end-Permian mass extinction. Science, 2024; 385 (6714): 1189 DOI: 10.1126/science.ado2030

01

二叠纪-三叠纪物种大灭绝

海湿·小百科

二叠纪-三叠纪物种大灭绝（Permian-Triassic mass extinction）是指发生在距今约2.52亿年前的一次大规模生物灭绝事件，是地球历史上最严重的灭绝事件之一。在这场灾难中，地球上超过90%的海洋生物、70%的陆地生物都消失了。这次灭绝事件对地球生态系统造成了深远的影响，并为随后的中生代恐龙时代奠定了基础。

上图：二叠纪-三叠纪灭绝后的恢复大致时间线 （轴标尺度：百万年前）图片来源：Wikipedia

02

厄尔尼诺现象

海湿·小百科

厄尔尼诺现象（El Niño）是一种自然发生的气候现象，主要指赤道中东太平洋海域的海水温度异常升高。这种异常升温会引起全球大气环流的改变，进而导致世界范围内的气候异常，如一些地区出现极端高温干旱，另一些地区则可能发生暴雨洪涝。厄尔尼诺现象通常每隔2-7年出现一次，对全球气候和人类社会产生着深远的影响。

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到这项研究的标题中用的是“Mega El Niño”，估计是因为，与我们今天所熟知的厄尔尼诺现象相比，二叠纪末的厄尔尼诺事件规模要大得多，影响范围更广，持续时间更长。

03

子午翻转环流

海湿·小百科

子午翻转环流（Meridional overturning circulation）指的是海洋中一种大尺度的洋流系统，它将热量从赤道地区输送到极地地区。简单来说，就是深海的冷水上升到海面，而表面的暖水下沉到深海，形成一个巨大的环流系统。这个系统对全球气候的调节起着非常重要的作用。当这个系统发生紊乱或者停止运转时，就会对全球气候产生深远的影响，例如导致极端气候事件的发生。

04

哈德利环流

海湿·小百科

哈德利环流（Hadley cell）是指赤道附近受热上升的气流在上升到对流层后，分别向两极方向移动，之后逐渐冷却，约在纬度30度附近沉降，然后由地表向赤道移动，形成一个循环。简单来说，就是赤道热空气上升，向南北两极移动，在中纬度地区下沉，再回到赤道的这样一个大气环流系统。这个环流对全球的气候分布，特别是热带地区的降水和干旱有很大的影响。在上面的这个研究中，哈德利环流的特征可以作为重建古气候环境的重要指标，可以更好地理解二叠纪末大灭绝期间全球气候系统的变化过程；其变化可能对生物多样性产生深远影响，例如导致栖息地丧失、气候适宜区缩小等。

上图：来自意大利北部的多洛米蒂山脉的地质层系——维尔芬组（Werfen Formation）化石，藏于格罗登博物馆。维尔芬组属于晚二叠世到早三叠世的沉积岩层，以其丰富的化石记录而闻名，包括各种海洋生物和古代植物。摄影：沃尔夫冈·莫罗德（Wolfgang Moroder）

学而思

思考题·举一反三

Q1、如何评估和量化极端El Niño事件对古生代气候系统和生态系统的具体影响？

Q2、在当前气候变化背景下，古生代的El Niño事件和温室气体浓度对现代生态系统和气候变化的启示是什么？

Q3、除了El Niño事件之外，是否有其他未被充分研究的因素，可能与晚二叠世大灭绝的发生有关？

Q4、当前的气候变化，是否可能导致类似古生代的多重反馈效应？这些反馈效应，又如何影响我们对未来生物多样性保护策略的制定？

欢迎分享你的想法！（请文末留言）

THE END

海

湿

资讯源 | Sciencedaily, Science
编译 | 王芊佳

编辑 | Linda
排版 | 绿叶

【参考资料】

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2030
https://www.science.org/content/article/strong-el-ni%C3%B1os-primed-earth-mass-extinction

https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240912142358.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/Permian%E2%80%93Triassic_extinction_event
https://phys.org/news/2024-09-earth-greatest-mass-extinction-million.html

https://grzy.cug.edu.cn/sunyadong/zh_CN/index/81860/list/index.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Hadley_cell

https://en.wikipedia.org/wiki/Permian%E2%80%93Triassic_extinction_event

https://en.wikipedia.org/wiki/Conodont

https://oceanservice.noaa.gov/facts/amoc.html
https://oceanservice.noaa.gov/facts/ninonina.html

海湿·往期相关报道

❁世界气象组织最新报告：厄尔尼诺现象减弱，但影响仍在继续

❁厄尔尼诺灾害横扫南美，秘鲁总统迪纳·博拉特提议“建立新国际协议”

❁2024年夏，秘鲁厄尔尼诺或将“强烈”上升

❁中太平洋珊瑚礁幸免于厄尔尼诺，且放大的洋流为其提供营养补贴

❁厄尔尼诺现象对全球海岸线状况变化的影响

❁深海观测20年：北大西洋洋流减弱12%，海底温度大幅增加 | 北大西洋海平面上升敲响警钟
❁海洋学、海底测绘和卫星相结合，绘制世界最强洋流图
❁地球上最强洋流——南极绕极流正在加速