腕足类与生物大灭绝

腕足类与生物大灭绝许汉奎 当今一提起生物灭绝人们很快就会想到恐龙的灭绝,并跟随着想像—10公里长的陨星撞击地球时的悲惨情景:那冲天的灰尘遮天蔽日、气温骤降、万物枯萎、恐龙因寒冷和食物匮乏而相继死去、大地一片荒凉……。

事实上地质历史中生物灭绝事件较常见,有学者认为光泥盆纪5千多万年中就发生82次生物灭绝事件,当然这有争议。

公认的生物大灭绝就有5次,至于灭绝的原因现仍众说纷纭,不仅不同地质时期灭绝的原因可能不同,而且同一时期原因也可能不止一种,光恐龙灭绝的原因就有10几种假说,陨星撞击只是其中一种。

总之,生物灭绝是个复杂而未解之谜。

另外,生物灭绝和造化是密切相关的。

灭绝从某种角度看它加速了生物本身的进化过程,因灭绝既有外因也有内因。

过份强调外因只会使生物灭绝问题更加扑朔迷离。

腕足类在地史上的灭绝与进化也许会提供一些启示。

腕足类在古生代海洋中是一种分布最广、数量最多的底栖动物,而且一直延续至今天,它又是固着为生,所以环境改变对它影响最大。

在地球的5次大灭绝中它都受到影响,故能延续至今天委实不易。

其中海豆芽竟能从距今5亿年延至今天。

而且经历了5次大灭绝之后其生活方式仍一点未变,堪称腕足类中的“老不死”。

在奥陶纪末发生了第一次生物大灭绝。

可分两期,一期距今约41355亿年,与当时出现冰期有关。

气候变冷致使大洋每天蒸发的水不断以冰雪滞留在陆地而形成巨厚极地冰原和山地冰川,最后造成海平面下降100多米,从而使生活于深水和暖水的腕足类遭灭顶之灾。

到距今4135亿年,也就是50万年后的奥陶纪末期,冰期结束,冰雪消融,海平面又上升100多米,使早已适应浅海和冷水环境的腕足类又遭毁灭性打击。

前后两次使原奥陶纪200多个属的腕足类有130多个属灭绝了,占总数的65%,而这些延续下来的腕足类大多是比较进化的,如具有较牢的铰合结构,像奥陶纪大多数扭月贝类被志留纪铰合线也具小齿的齿扭月贝类所代替;具较强的内部构造,像共凸贝类被具板槽的五房贝类代替;具较硬的壳,像无疹壳的正形贝类被有疹壳的德姆贝类所代替等。

第2次生物大灭绝发生在泥盆纪,据研究共发生3期灭绝。

第1期在距今3175亿年的泥盆纪中期结束时,可能由于气温增高,海平面上升及缺氧,致使中泥盆晚期盛极一时的鹗头贝类等6个科、四射珊瑚16个科、菊石类三个科的大部分属种灭绝了;到了距今3165亿年的晚泥盆世早期之末,可能由于气温变冷导致腕足类的无洞贝类,齿扭月贝类、五房贝类灭绝了,特别是喜暖的成礁珊瑚、层孔虫、海绵类全部灭绝了,包括漂浮的大量竹节石类也灭绝了,……。

通常所指的第2次大灭绝是指的第2期;泥盆纪的第3期灭绝是距今3155亿年的泥盆纪之末,可能气候进一步变冷及缺氧事件,使晚泥盆世极为繁盛的早期石燕贝类、某些小咀贝类、菊石类的海神石目、三叶虫类的几个目、鱼类的盾皮鱼类和无颌鱼类全部灭绝了……。

其实泥盆纪并没有出现冰期,故气温变化的幅度能否造成这样大规模生物灭绝,确令人生疑。

因石炭———二叠纪和第四纪的冰期均未严重影响珊瑚等的生长,更谈不上腕足类、特别是竹节石。

所以有些学者认为出现黑色页岩、缺氧可能是泥盆纪生物灭绝的主因。

而从腕足类的进化角度来分析,鹗头贝类、无洞贝类等发展到最大和特化时,必然走向灭绝并被其它更适于生存的小咀贝类、弓石燕贝类等所代替。

第3次生物大灭绝发生于二叠纪末,这次灭绝的规模最大,海生的无脊椎动物50%的科、80%的属、95%的种灭绝了。

造成灭73研究进展绝的原因至今也是个谜。

据最新的研究,腕足类和腹足类的灭绝均发生两期,一期是在2160亿年的中二叠世之末。

这次造成许多属的腕足类灭绝了,占总数60%以上;腹足类在北美地区也有63属灭绝了,占总数53%,其它门类的统计资料现尚不清:一期是在晚二叠世之末,距今约215亿年,通常所说的二叠纪末灭绝是指的这期。

当时共有腕足类140属,几乎全灭绝了;全部灭绝的有三叶虫、软舌螺、古介形类、海蕾纲等;海生、陆生的脊椎动物很多也灭绝了;植物界变化也极大,繁盛于古生代的庞杂蕨类植物绝大部分灭绝了,仅有些草本遗留下来……。

我国学者近年来在华南二叠系顶部界线处发现了富勒球,这是碳元素构成的外形像足球的物质,通常只见于陨石中;另外,界线处的氦-3与氦-4的比例与陨石的也接近,而比界线的上、下地层的这一比例高50多倍,从而证明当时应有陨星撞击。

但撞击的规模当比恐龙灭绝时的第5次小多了,故能否造成如此大规模生物灭绝令人生疑。

从腕足类进化来分析,二叠纪晚期是盛极一时的,长身贝类、德姆贝类、石燕贝类发展到顶峰和走向特化的时期,因此它们不可避免地要被淘汰;而二叠纪末气候变冷、变干;加上板块聚集而成泛大陆,从而出现地史上少见的大海退,形成了大片陆地;另外,当时西峡、郧县恐龙蛋化石群成因之假说章文林 河南西峡县、湖北郧县自1993年以来,相继发掘出数千枚恐龙蛋化石。

单西峡地区,估计恐龙蛋化石分布面积达40平方公里,埋藏恐龙蛋化石总量可达数万枚之多,且原始保存状况完好。

两地还发现有恐龙骨骼化石,这种“龙蛋共存”的景象更属罕见。

如此众多的恐龙蛋为什么没来得及孵出小恐龙,就被快速掩埋,并以化石形态保存到现代?一个可能成立的推理是:当时(6500万年前),河南西峡、内乡、淅川,到毗邻的湖北郧县这一地域发生了震天撼地的大事变。

到底是何种事件呢?是小行星撞击了地球,导致全球气候环境剧变,还是局部火山爆发或地震?总之,极大的可能性是某种原因导致了以下三种情况或两种情况的出现:①气温大幅度变化,其范围大大超出了恐龙蛋孵化所需的温度;②恐龙蛋自身蛋白细胞由于某种外力的作用失去了孵化活力;③快速掩埋。

在这里仅就②、③两个因素组合的可能性进行描述:6500万年前,西峡和郧县同属于华中地洼区,该区处在伊陕地台和四川地台的中间带,是经向、纬向多种地应力交汇的复杂区,地壳相对薄弱,地震频繁。

一场八级以上的强烈地震。

在西峡和郧县一带发生了,远在200多公里外的信阳地区都受到了强烈震撼。

地震来临前,持续高温,干旱少雨,恐龙家族们感觉异常,纷纷群迁他处,也有的恐龙慌乱奔逃中陷入了泥沼。

地震引起的强大高频振荡,破坏了正处于孵化中的恐龙蛋的内在活力,狂风伴随地震扬起尘土,迅速地把恐龙蛋掩埋得更深了……。

因此,就形成了我们今天看到了“龙蛋共生”的罕见景象。

这种假说有多大的可信度,难以正面回答。

总之,我觉得用目前流行的各种关于恐龙绝灭的理论,来解释恐龙蛋化石群的成因都很费劲,目前的理论大都以某一次千载难逢的、全球性的大事变为前提,事实上世界各地恐龙绝灭的时间是有差异的。

因此,必须另辟蹊径来解释众多恐龙蛋化石形成于西峡、郧县一带的原因。

至于孵化中的蛋类,经受过较强的震动后,其孵化成功率可降到很低的程度这一经验,是从一位饲养火鸡的专业户那里得到的启示。

这样高密度的恐龙蛋化石群景观,足见当时有多种类型的众多的恐龙们挤居在狭窄的地域,说明那时(可以想象)地球虽大,但适宜各类恐龙家族们生存的空间竟已是非常有限。

当时西峡、郧县这片并不算辽阔的地域,可谓是恐龙家族们的最后一片乐土。

谁知一场空前惨烈的灾难骤然降临在恐龙的家园,毁灭了恐龙们最后的天堂。

(通讯地址:433300,湖北省监利县科技情报所)83研究进展也是造山运动剧烈、火山多而频繁喷发的时期;有学者还认为当时是发生地球磁极倒转、宇宙射线猛增和超新星爆发的时期等,这些都有可能加速了生物灭绝的规模和速度。

到了中生代腕足类只剩下腕棒特强的小嘴贝类(见图1-2)、壳有疹的石燕贝类(图3)和腕环比较进化的小穿孔贝类(见图4),不仅属种大减、数量也很少,远不及古生代处于弱势的双壳类。

所以,在距今2103亿年的三叠纪末及距今0165亿年的白垩纪末的第4和第5次大灭绝中它们虽也遭受影响,但并不明显,其中只有疹石燕类在第4次大灭绝中大部消失了。

腕足类的兴衰表明,地史上的生物灭绝与进化都是密切相关的,它们都属自然规律,只是今天尚未完全搞清而已。

但有二点是可以肯定的:一是生物灭绝和进化都不是短时间完成的,美国和我国学者认为恐龙灭绝之前的800万年,已经有恐龙开始消失了,而在最后的20-30万年灭绝的速度加快了,灭绝后的4万年内还有少数恐龙存在;一是地史上的生物灭绝是自然规律,它与进化密切相关,而现在的物种灭绝是人为的,它与进化无关,所以这种灭绝是灾难性的。

联合国教科文组织地质公园网络简介柯　浦 我们的地球自形成以来已经有数十亿年的历史了。

这部历史大多铭刻在我们经常接触的岩石圈中。

当然,这并非一部用文字记载的历史,而是一部用地质构造、地层顺序、矿物成分、化石动植物群等记载在岩石圈中的“史书”。

岩石圈中不仅珍藏有地球自然历史的见证,更蕴藏有大量人类生存发展所需求的自然资源。

因此人类对这些自然资源进行了大量的有时甚至是无度的开发,因而破坏地球自然历史见证的完整性。

在被破坏的地球自然历史的见证中,有的尚未被科学家们研究过,无疑这是自然科学中,尤其是地球科学中的一大损失。

为了避免这种破坏继续下去、发展下去,来自30多个国家的100多位代表于1991年6月13日在法国Digne城举行的第1届保护地质遗产国际研讨会上签署了地球记忆权国际宣言(International Declaration of the Rights of the Mem ory of the Earth),急切呼吁所有国家和国际力量行动起来动用所拥有的法律的、财政的或其它手段来保护世界遗产。

这一宣言声明:“正如年轮记录树木的生命史,地球也记录着过去的历史……一个记录保留在深处和表面上,在岩石中、在景观中的见证,它能被认识和理解。

我们清楚保存这些记忆的重要性———如文化遗产。

现在保护自然遗产和环境的时候到来了。

地球的历史和人类的历史一样重要。

现在是我们认识保护地球历史的时候,是我们去保护地球历史记录的时候,是我们去探讨这些我们人类出现以前就己存在的历史的时候,这就是地质遗产。

我们和地球共享这份遗产。

我们和政府是这些遗产的唯一的保护者。

我们每一个人都要意识到任何轻微的忽视和破坏都会导致不可挽回的损失。

任何形式的发展都应珍惜这一独特的遗产。

”这一宣言从道义上号召全人类行动起来,珍惜保护地球自然历史的见证。

自从1992年在里约热内罗召开的联合国环境与发展大会以来,环境的妥善保护和管理已成为广泛被决策者、规划者、科学家以及公众所认可的首要工作。

地球科学是自然科学中的一个非常重要的分支,历来受到各国政府及国际组织的重视。

联合国教科文组织在其教育、科学和文化三大项中的科学部门中专门设立了地球科学部,为会员国提供在矿产和能源的可持续管理与发展、缓解地质灾害的破坏力、保护自然遗产等方面的支持。

尽管有不少保护环境的措施,但其中有关保护留存在岩石和自然景观中的环境史见证的措施却很少。