灭绝|4亿年前的绿色凶手,主导了一次生物大灭绝( 三 )
研究显示 , 奥陶纪的低等植物在陆地上的扩张加速了陆地风化作用 , 并长时间向海洋中释放巨量的营养物质 , 使得海洋富营养化 , 促进了海洋微生物的繁盛 , 却也间接导致了宏体生物的大规模灭绝[6] 。
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奥陶纪早期陆生植物对全球陆地岩石风化作用及营养物质加速释放的模型示意图(图片来源:参考文献 [6] )
全球气候变冷
营养元素的过量输入不仅仅可以显著改变海水的含氧量 , 还能在长周期尺度影响地球的气候变化 。 众所周知 , 以CO2为代表的温室气体很大程度上决定了地球的气候 , 而大气中的CO2的调节牵扯到生物、岩石等多种综合因素的地球表生碳循环作用 。
在海洋中 , 生物死亡降解后形成的有机碳会和海水中氧气结合 , 形成CO2并释放进入大气 , 参与调解地球气候的变化 。 然而 , 在相对缺氧的海洋中 , 生物死亡后降解的有机质在海洋中难以与氧气结合 , 最终埋藏进入沉积物中 , 形成富有机质沉积物 , 并广泛分布在我国和非洲等地 。
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广泛分布在我国华南地区的上奥陶统五峰组富有机碳黑色页岩 , 也是当下页岩气重点勘探开发地层之一(图片来源:参考文献 [10] )
时间久了 , 埋藏进入沉积物中的碳越来越多 , 进入大气中的CO2也就越来越减少 , 地球也就逐渐冷了下来 。 基于对腕足动物化石氧同位素和团簇同位素温度计的结果 , 以及对同时期沉积物风化强度的研究 , 科学家们发现 , 在奥陶纪末生命大灭绝期间 , 全球平均气温降低了超过十度[7,8] 。
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腕足动物化石氧同位素和团簇同位素显示晚奥陶世气温的快速降低现象 , 可能与早期陆生植物的扩张有关(图片来源:参考文献 [7] )
同时 , 全球各地奥陶纪末期的沉积物中也广泛发育着大陆冰川扩张的地质现象[9] 。 这种短时间内迅速降温的现象 , 使得当时许多海洋生物不适应环境的变化 , 最终告别地球生命的舞台 。
除此之外 , 花花草草对陆地岩石风化作用的促进 , 也直接参与到调节大气中CO2含量过程中 。 这是因为在硅酸盐岩风化过程中 , 发生了CO2 + CaSiO3 = CaCO3 + SiO2的反应 , 并不断消耗大气中的CO2 , 最终导致了气候逐渐变冷[11] 。
04 结语
随着对模拟现代岩石风化作用的研究深入 , 学术界对陆生植物的有罪推定声音越来越强[12] 。 表面上看 , 一场生物灭绝事件与陆地植物扩张的联系似乎不那么紧密 , 但正如美国气象学家爱德华·洛伦兹(Edward N. Lorenz)描述的蝴蝶效应一样 , “一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶 , 偶尔扇动几下翅膀 , 可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风 。 ”
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