科学家揭开地球第一次大灭绝背后令人惊讶的秘密

发现地球大灭绝事件的根本原因长期以来一直是科学家的一个热门话题，因为了解过去导致大多数物种灭绝的环境条件可能有助于防止未来发生类似事件。

来自雪城大学地球和环境科学系、加州大学伯克利分校和加州大学河滨分校、法国勃艮第大学、新墨西哥大学、渥太华大学、中国科技大学和斯坦福大学的一个科学家团队最近共同撰写了一篇论文，探索晚奥陶世物种大灭绝（LOME），它是“五大灭绝（约4.45亿年前）中第一个，或最古老的灭绝”。大约85%的海洋物种，其中大部分生活在大陆附近的浅海中，在那段时间里消失了。

来自加州大学河滨分校的主要作者Alexandre Pohl（现在是法国第戎的勃艮第-弗朗什孔泰大学的博士后研究员）和他的合作者调查了灭绝之前、期间和之后的海洋环境，以确定这一事件是如何酝酿和触发的。他们的研究结果于11月1日发表在《自然-地球科学》杂志上。

为了描绘奥陶世时期的海洋生态系统，大规模灭绝专家、加州大学伯克利分校副教授Seth Finnegan说，当时的海洋充满了生物多样性。海洋里有一些最早的由动物组成的珊瑚礁，但缺乏大量的脊椎动物。

Finnegan表示：“如果你在奥陶纪的海洋中浮潜，你会看到一些熟悉的群体，如蛤蜊、蜗牛和海绵，但也有许多其他的群体，现在的多样性已经非常减少或完全灭绝了，如三叶虫、腕足类和板鳃类。”

Finnegan表示，与快速的大规模灭绝不同（如导致恐龙和其他物种在大约6550万年前突然灭绝的白垩纪-古近纪灭绝事件），LOME经历了相当长的一段时间，估计在不到50万年到近200万年之间。

围绕LOME的主要争论之一是海水中的缺氧是否导致了该时期的大灭绝。为了研究这个问题，该团队将地球化学测试与数值模拟和计算机建模结合起来。

雪城大学地球和环境科学教授陆尊礼和他的学生对该时期的碳酸盐岩石中的碘浓度进行了测量，对不同海洋深度的氧气水平做出了重要发现。碳酸盐岩石中碘元素的浓度可以作为地球历史上海洋氧气水平变化的一个指标。

他们的数据，结合计算机建模模拟，表明在大多数生物生活的浅海动物栖息地，没有证据表明在灭绝事件中缺氧或缺氧加强，这意味着在晚奥陶世时期发生的气候冷却加上其他因素很可能是造成LOME的原因。

另一方面，有证据表明，深海的缺氧现象在同一时期扩大了，这是一个无法用海洋氧气的经典模型解释的谜团。

气候建模专家Alexandre Pohl：“对冷却作出反应的上层海洋含氧量是可以预期的，因为大气中的氧气优先溶解在冷水中。然而，我们惊讶地看到低层海洋缺氧的扩大，因为地球历史上的缺氧通常与火山活动引起的全球变暖有关。”

他们将深海缺氧归因于全球海洋的海水循环。Pohl说，需要记住的一个关键点是，海洋循环是气候系统的一个非常重要的组成部分。

他是由加州大学河滨分校教授高级建模师Andy Ridgwell领导的团队的一员，其计算机建模结果显示，气候冷却很可能改变了海洋循环模式，停止了浅海富氧水向深海的流动。据陆尊礼说，认识到气候变冷也会导致海洋某些地方的氧气水平降低是他们研究的一个关键收获。

陆尊礼说：“几十年来，我们领域的主流思想是，全球变暖导致海洋失去氧气，从而影响海洋的可居住性，可能会破坏整个生态系统的稳定。近年来，越来越多的证据表明，在地球历史上的几个事件中，氧气水平也在冷却气候中下降。”

虽然晚奥陶纪灭绝的原因尚未完全达成一致，而且在一段时间内也不会达成一致，但该团队的研究排除了氧气变化作为这种灭绝的单一解释，并增加了有利于温度变化成为LOME的致命机制的新数据。

Pohl希望，随着更好的气候数据和更复杂的数字模型的出现，他们将能够对可能导致晚奥陶世大灭绝的因素提供一个更有力的表述。