（深度）三叠纪末期的灭绝世界与今天有何类似之处，又有何差别？

过往的情况危机让我们对地球的运转体例停止了反向工程。

三叠纪末期大灭绝发作在2.01亿年前，是地球上主动物呈现以来第三次最严峻的灭绝事务。就像今天一样，二氧化碳上升和全球变热是存在的，但类似之处还不行于此。就像今天一样，那是一个野火、砍伐丛林、倾盆大雨、侵蚀、海洋酸化、海洋灭亡地带、珊瑚礁消逝、海平面上升以至虫灾的时代。此外还有汞、二氧化硫、卤碳化合物和甲烷的污染，以至可能还有臭氧层的毁坏。

奥斯陆大学的曼弗雷多·卡普里奥罗（Manfredo Capriolo）博士说：“2.01亿年前发作了十分猛烈的工作，在二氧化碳排放方面与我们如今看到的情状十分类似。”那似乎是一个很好的模子，来理解如今正在发作的工作。但是，也有明显的差别 —— 最明显的是没有人类。

在三叠纪末期，大量的火山发作释放出大量的温室气体和污染物，而不是今天的人类污染。还有其他差别之处。在三叠纪期间，只要一个大陆，喊做“盘古大陆”，天气起头变热，无冰，二氧化碳程度比今天高得多。恐龙还没有统治地球，也没有草和花。

最重要的是，世界在三叠纪末期面对的毁坏规模更大，所涉及的时间比对我们将来的想象要长。因而，当科学家们发现过往的反响在今天产生共喊时，我们也需要隆重地考虑那些教训若何适用于我们。

一种形式，假设我们能找到它的话

三叠纪末期并非一次性事务。

除了白垩纪末期招致恐龙灭绝的小行星碰击之外，三叠纪末期契合一个松懈的形式，在地量期间笔录了大约15次其他灭绝事务，好比二叠纪末期和侏罗纪和白垩纪的海洋缺氧事务。

所有那些灭绝的形式都包罗来自火山现象的大量二氧化碳排放，那些火山现象被称为“大火成岩省”。那些招致了天气改变、海平面上升、海洋缺氧灭亡区和海洋酸化。珊瑚礁消逝了，海洋物种灭绝了。在某些情状下，包罗二叠纪末和三叠纪末的灭绝，海洋的改变与陆地的改变同步发作，丛林消逝，蕨类动物接收，陆地动物灭绝。

那种反复表白，地球遵照必然的逻辑 —— 过往的情况危机是压力测试，我们能够用它来逆向工程我们的星球是若何运做的。

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但要在地球上那些破裂的地量笔录中找出因果链，就像试图处理一桩谋杀案一样。乌得勒收大学（Utrecht University）的巴斯·范德·肖特布鲁格（Bas van de Schootbrugge）传授说：“我们晓得谁死在了哪里，但我们不晓得若何死或为什么死。”

时机就是一切

我们晓得灭绝发作在三叠纪末，只是因为在三叠纪岩石中发现的许多化石物种，并没有继续到侏罗纪，我们从18世纪就晓得了那一点。“在希腊，你失往了所有的大化石，那长短常惊人的。它们只是从一秒换到到下一秒，从一个地层换到另一个地层。它们都消逝了，”范德肖特布鲁格说。“在意大利，你会看到珊瑚消逝。”

一半的海洋生物多样性消逝了。珊瑚礁在侏罗纪晚期从头呈现之前消逝了。许多螺旋壳的鹦鹉螺群和许多蛤类软体动物都消逝了。像冰淇淋甜筒一样的“圆锥虫”完全消逝了，像鳗鱼一样的“牙形刺”也消逝了。几群类似海豚的鱼龙也灭绝了。

最初的三叠纪化石和第一批侏罗纪化石之间的差距大约逾越了14万年，那取决于物种。那其实不意味着大灭绝现实上继续了那么长时间。但是，因为生物身后酿成化石的情状很少见，人类发现化石的情状就更稀有了，所以很有可能在它们最初一个化石代表呈现之前很久就存在了。那意味着化石缺口只供给了一个粗略的图景，我们需要更多的细节来领会大灭绝事实是若何发作的。

哥本哈根大学的索菲·林德斯特罗姆（Sofie Lindström）传授说：“我们找到准确的时间、工作发作的时间和挨次长短常重要的。”

上图：2.01亿年前的世界地图，展现了中大西洋岩浆省（CAMP）的范畴。

但是，在世界差别地域摆列三叠纪末期岩石的时间是充满困难的。差别处所的岩石类型各不不异，古生物学家用来标识表记标帜三叠纪完毕的鹦鹉螺并没有栖息在一些研究最多的处所，好比英格兰的布里斯托尔海峡。利兹大学的保罗·维格诺尔（Paul Wignall）传授说：“很随便说出大约50万年或10万年发作了什么。但很难说10年或100年后会发作什么。处理那种规模的问题实的很难。”

海相岩石中独一接近的放射性数据是大灭绝后生命起头恢复的时间。在20136万年前，它有着正负17万年的浩荡不确定性。在陆地上，通过辐射测定，大灭绝更切确地发作在20156.4亿年前（正负1.5万年），但用于测定那一日期的花粉的改变在其他处所发作得要晚得多，所以我们只能说，物种灭绝发作在较早和较晚的辐射日期之间的大约20万年。

更复杂的是，物种灭绝似乎是“脉冲式”的，科学家们对有几次脉冲式的灭绝持不附和见。保罗·维格诺尔发现了其他物种大灭绝的配合形式。他说：“就像所有的大规模灭绝一样，此次灭绝能够分为两次严峻的危机。”

但是阿布扎比哈利法大学的卡勒姆·福克斯（Calum Fox）博士不附和那种看点。“我认为，最有力的证据是一次物种灭绝，”他说。

强烈的火山感化

与物种灭绝构成比照的是，人们对火山发作有了更清晰的熟悉。

如今被称为“中大西洋岩浆省”或“CAMP”的起头于2016.35亿年前，其时盘古大陆的心脏被撕开，熔岩从法国到玻利维亚四处喷涌而出。数千英尺宽的岩浆大水在地下涌动了数百英里，注进了大量的玄武岩熔岩，释放出大量的二氧化碳和污染物。一片片熔化的岩石楔进并流过堆积物，烘烤出更多的二氧化碳，以及甲烷和卤碳气体。

那些火山岩的日期显示了三次独立的喷发活动。假设那些事务与灭绝脉冲相婚配就好了，但大天然不共同。只要最后的火山活动似乎与一次灭绝相吻合，而第二和第三次火山活动的日期在此之后，虽然保罗·维格诺尔认为第二次火山活动可能与第二次火山灭绝堆叠。

奥斯陆大学的曼弗雷多·卡普里奥罗博士和同事们想看看，最后的火山发作能否释放了足够多的二氧化碳来改动三叠纪天气。他在CAMP岩石中发现了矿物量，当它们在地球外表深处结晶时，它们捕获了火山气体的细小气泡。那些气泡表白CAMP岩浆富含二氧化碳，那些二氧化碳可能是在三叠纪末期的火山喷发时释放到大气中的。曼弗雷多·卡普里奥罗的研究小组计算出，第一次火山喷发由一小部门（大约10次）集中发作的喷发活动构成，每一次喷发都相当于一个世纪以来人类适度排放的排放量。卡普里奥罗告诉我：“数量差不多，所以那当然令人担忧。”

如斯浩荡的碳排放应该会改动大气中碳同位素的平衡。公然，在许多三叠纪末堆积物中，碳同位素有三种差别的颠簸，凡是被回咎于CAMP的三次碳排放。科学家们试牟利用那些信号做为全球同步的信号来婚配世界各地的三叠纪末期岩石，但大天然已经很好地掩盖了它的踪迹，那些信号底子不是全球性的。那也招致了歧义和差别团队的差别阐明。

“那是一种摆动婚配，”福克斯表达。

根据福克斯和他的同事们的说法，第一次碳同位素改变可能是在CAMP第一次喷发前100多万年，或者是在火山发作起头后数万年。中间的碳同位素摆动发作在大灭绝期间或之前，而第三个同位素摆动发作在大灭绝之后。

形成那种紊乱的部门原因是，大气中碳同位素中的二氧化碳信号被冲进海洋的有机物的部分改变所掩盖，出格是在三叠纪末期被研究得最深入的浅海中，那使得很难用碳同位素的颠簸来摆列全球事务。

位置，位置，仍是位置

一个大问题是，那些信息次要是在类似巴哈马群岛的浩荡浅海中构成的英国和欧洲岩石。卡勒姆·福克斯博士说：“假设你住在荷兰，开车往奥天时搜集一些样本要随便得多，同样地，假设你在南安普顿，你只需花两个小时在车里，你就能看到（英国）那些别致而有趣的部门。”

但西欧在其时是一个十分希罕的处所。保罗·维格诺尔传授说：“那是个诱人的地震视界，他们称之为‘震积岩’，所有的堆积物都被震动和变形了，那实的很希罕。”

整个区域的海水变浅，变别致，然后干涸，留下了深深的枯燥裂痕。贝壳和其他海洋生物消逝了，取而代之的是微生物。许多科学家认为那个微生物世界是物种灭绝“第一次脉冲”的成果，但福克斯和同事们认为那不是全球性的。他们在《美国国度科学院院刊》（PNAS）上陈述说：“海洋生物群的消逝 …… 是部分情况改变的成果，其实不标记着 …… 全球灭绝事务。”

事实上，当海水在可能是第二次灭绝脉冲之前返回时，一些三叠纪物种也再次呈现，只是在后来的脉冲中完全灭绝了（那与福克斯的单一灭绝脉冲相对应）。但其他科学家认为，“回回”的物种只是第一次灭绝脉冲的幸存者。在许多大灭绝中，“相当多的物种幸存下来，被称为‘遗留物种’，”保罗·维格诺尔阐明说。

假设福克斯关于明显的“第一脉冲”只是部分物种灭绝的说法是准确的，那么其时明显温暖的天气就说得通了。加州大学洛杉矶分校的维多利亚·佩特里辛（Victoria Petryshyn）博士及其同事在研究微生物垫留下的堆积物中笔录的水温时，发现了天气温暖的证据。令人骇怪的是，关于2.01亿年前的石灰岩块，研究人员可以探测到季节性的温度改变，但他们没有发现几千年来强烈变冷或变热的迹象。不幸的是，我们不晓得在一个处所的那项研究能否实的代表了三叠纪末期的天气。

假设灭绝的“第一次脉冲”实的只是一个区域性现象，那么事实是什么原因招致了那种仅限于本地海洋和生活在此中的物种的猛烈改变呢？

维多利亚·佩特里辛博士认为，地震和海水变浅可能是由地壳上升到一团热地幔之上引起的，那团热地幔最末滋长了CAMP火山发作，那在整个地量期间的类似事务中都有看察到。他说：“你有一个浩荡的岩浆气泡在上升，它必定会对上面的整个大陆板块产生影响。”

恶臭的酸性海洋

值得高兴的是，关于海洋动物是若何在第二次灭绝中灭亡的，人们有了更多的共识。

圣安德鲁斯大学的莫莉·特鲁吉尔（Molly Trudgill）在第二次脉冲之后丈量了生活在英国的牡蛎体内的硼同位素，以丈量其时海洋的pH值。她发现有明显的酸化现象，那表白大气中二氧化碳的激增足够大，足够快，足以招致海洋酸化。那就能够阐明为什么在大灭绝之后发现的少数化石贝壳都很懦弱，那表白那种生物很难建造贝壳。

但还有另一个杀手在工做。

福克斯和其别人在页岩中发现了在第二次灭绝脉冲期间构成的特定品种的硫细菌的残留物。“我们看到了良多紫色硫细菌，与那些棕绿色硫细菌比拟，它们需要更高的光强度，”福克斯说。那些需要光照的硫细菌清晰地表白，在大大都海洋生物多样性凡是兴旺的阳光照射区，海洋缺氧，并含有有毒的硫化氢。

换句话说，海洋是致命的，会散发出臭鸡蛋的气息。

上图：三叠纪末大灭绝中缺氧、富含硫化氢的致命海洋。

海洋中的低氧是一个连环杀手 —— 它是17次灭绝事务中16次的一个因素。部门原因是天气变热形成的，因为海水变热化解的氧气变少，而变热也加速了微生物对氧气的吸收。但是，固然二氧化碳上升是招致变热和酸化的原因，但海洋灭亡区次要是由从陆地冲进来的过量营养物量形成的。微生物以营养物量为食，消耗化解氧，使其他生命形式窒息。

那么，是什么招致了三叠纪营养物量的过剩呢？

丛林砍伐和野火

那些过剩营养的来源是由“穿越时空”的胞子和花粉显示的。在三叠纪的大部门时间里，从陆地冲进海洋的花粉和胞子都来自典型的三叠纪植被。但跟着大灭绝的起头，大量自1亿多年前的石炭纪以来从未见过的早已灭绝的胞子和花粉涌进，以及自4亿年前的前冷武纪以来从未见过的被称为“acriarchs”的微化石。那些古老的化石在三叠纪末期从侵蚀的基岩中释放出来，被冲到海里停止第二次安葬。

巴斯·范德·肖特布鲁格阐明道：“我们看到那种规模的事实告诉你，大陆上根本上没有植被。那大大侵蚀了古生代的基岩。”

跟着时间游览胞子的呈现，典型的三叠纪树木花粉几乎消逝了，那标记着一场浩荡的“丛林砍伐事务”，招致蕨类动物占主导地位。巴斯·范德·肖特布鲁格说：“大片贫瘠的地域生长着蔓生杂草。”就像今天一样，当你失往了树木，你就失往了土壤，那些土壤被冲进河流，流进大海。天气变热也意味着更大的暴雨，冲击着裸露的地貌，使海洋中的营养物量众多。跟着树木的消逝，像鳄鱼一样的祖龙群体也灭绝了，大约一半的四足动物群体也灭绝了，让生态系统自在地由侏罗纪的恐龙统治。

上图：马达加斯加河口的大规模侵蚀供给了一种土壤流失的觉得。

三叠纪并没有伐木匠人，那是什么杀死了树木？

我们有几个嫌疑人。近年来，我们中的许多人都履历过由远远的野火形成的烟雾模糊的太阳，福克斯和同事们已经证明了三叠纪末期也是类似的。他们在英国的三叠纪末期堆积物中笔录了野火烟雾的化学陈迹，称为“多环芳烃”（PAHs）。

“我们看到了多环芳烃烟雾信号的浩荡改变，”福克斯说，“那意味着其他处所也发作了野火，最有可能是在欧洲。”

在中国和其他处所也发现了同样的信号，在三叠纪末期的岩石中发现了柴炭。但巴斯·范德·肖特布鲁格认为，野火其实不能阐明物种灭绝。“在我们存眷的时间标准上，假设发作丛林火灾，情状将可以恢复。也许50年或100年后，所有的工具城市从头生长，所以你需要一遍又一各处如许做，或者你需要对天气做些什么。”

汞和酸

福克斯和同事们提出，火山气体产生的酸雨可能是招致树木缺失的原因。那与1783年冰岛拉基火山发作时发作的情状相吻合。拉基火山发作是CAMP构成期间普遍发作的一个小例子。拉基产生了一种酸性雾霾，在北半球上空盘旋了几个月，烧焦植被，玷污金属，毁坏树木，使它们停行生长长达一年之久。在格陵兰岛发现的三叠纪末期树叶化石也展现出酸损伤的迹象。

假设火山硫抵达平流层，每次喷发都可能引发“火山冬天”，与火山卤烃一路，可能会毁坏臭氧层，使陆地表露在毁坏性的紫外线辐射之下。即使如斯，科学家们认为无论是酸雾和降雨仍是臭氧毁坏都不敷以招致大灭绝。保罗·维格诺尔阐明说：“所有那些工具在火山发作后继续不了多久。臭氧在大气中不竭产生。假设你本年毁坏了它，下一年就会起头构成，所以你需要不竭地毁坏它。”

其时的胞子化石畸形得很希罕，那可能意味着火山汞中毒或紫外线损害，但那些畸形的物种并没有灭绝。三叠纪末期的堆积物中还含有大量的虫豸残骸 —— 腿的碎片、蝴蝶同党的鳞片和许多甲虫同党壳。“你发现那些标准的事实意味着必然有数万亿如许的工具飞来飞往。不然，你永久也不会看到它们，”巴斯·范德·肖特布鲁格说。

但同样，很难想象虫豸瘟疫会若何摧毁全球丛林。所以，假设虫豸、汞、酸雨和雾、臭氧毁坏，以至野火都不敷，那么是什么毁坏了陆地生态系统？“三叠纪末期的大灭绝是全球性的，无处不在，”保罗·维格诺尔说。“所以，你必需损害任何处所的工具。”

只要天气改变才气威胁到全球生态系统的根本方面，无论是陆地仍是海洋。天气改变掌握着情况，而其他压力因素，如酸雨、汞，以至虫豸瘟疫，则会对情况形成冲击，曲到生态系统瓦解。

三叠纪对我们意味着什么

天气科学家并没有揣测将来会发作三叠纪末期规模的毁坏，出格是假设我们能在本世纪胜利按捺全球变热的话。但像三叠纪末期如许的事务是天气改变的极端例子，在我们因为它们的无关性而感应过分安抚之前，我们应该更好天文解它们。

是的，三叠纪末期与今天有许多差别之处，但也有类似之处。在三叠纪末期花了几千年的时间，而我们用链锯和化石燃料在几十年内模仿了那一过程。我们没有不异的岩浆和火山气体大水，但我们确实有甲烷泄露、摘矿、牧场、化肥径流、塑料、农药和酸雨。在晚三叠纪，海洋生物因缺氧和硫化氢而窒息，我们有过度捕捞、污染和海洋酸化。天气改变已经通过干旱招致大量树木灭亡，缺氧的海洋灭亡区正在蔓延。

“今天的差别之处在于，我们才刚刚起头，”巴斯·范德·肖特布鲁格警告道。“假设我们如今停行，我们可能就不会到达同样水平的灭绝。”

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