揭秘古生物灭绝：从超级厄尔尼诺到外太空撞击
揭秘古生物灭绝：从超级厄尔尼诺到外太空撞击
2024年12月，南京大学地球科学与工程学院沈树忠院士团队在《科学》杂志发表重要研究成果，通过建立早期地球化石大数据，首次绘制了从20亿年前到5亿年前的高精度生物多样性演化历史。这一突破性研究揭示了地球早期生命通过多次大辐射和大灭绝事件，最终演化出复杂生态系统的奥秘。
在地球46亿年的漫长历史中，曾发生过多次大规模的生物灭绝事件，其中最为严重的一次发生在距今约2.52亿年的二叠纪末期。这次被称为“史上最大灭绝事件”的灾难，不仅导致了大量物种的消失，更深刻地重塑了地球上的生物形态多样性。
中国地质大学（武汉）宋海军教授团队利用深度学习技术，对599个属、六个海洋生物门类的化石图像进行分析，揭示了二叠纪末大灭绝期间生物形态的演变过程。研究发现，菊石类、腕足动物、介形类、双壳类和腹足类等大部分门类经历了选择性灭绝，其中大型、复杂和强烈纹饰的形态类型受到更严重的影响。而牙形动物则未表现出明显的形态选择性灭绝迹象。
这一发现表明，大规模灭绝事件可能打破物种多样性和形态多样性的同步演化关系，导致两者的脱耦。研究团队开发的DeepMorph自动化方法，通过深度学习模型与几何形态测量相结合，不仅加快了形态数据的提取过程，还减少了人为的主观性，使得研究结果更加可重复和客观。
进一步的研究揭示了二叠纪末大灭绝的复杂机制。地大生物地质与环境地质国家重点实验室孙亚东教授团队在《科学》杂志发表论文，提出超级厄尔尼诺现象在此次灭绝事件中发挥了关键作用。研究指出，二叠纪末期向变率增强的新气候态的转变可能非常迅速，可能发生在2到8千年以内，比海洋大灭绝开始的时间早1到7万年。
研究发现，当大气二氧化碳分压从410ppm翻倍至857ppm时，陆地森林退化、海洋浮游生物灭绝和珊瑚礁消亡等重大危机相继发生。这些变化与特提斯洋赤道纬度海温梯度的下降相吻合。在海洋中，虽然浮游生物群受到严重影响，但海洋生物圈的恢复能力确保了它们的生存，直到最终屈服于逐渐变暖和海洋缺氧。
值得注意的是，发生在6600万年前的白垩纪-古近纪灭绝事件（K-Pg灭绝）也对地球生态系统产生了深远影响。德国科隆大学科学家通过分析墨西哥希克苏鲁伯撞击点的地球化学证据，揭示了导致此次灭绝的天体来自木星轨道之外的外太阳系。研究团队通过分析钌同位素，排除了该天体来自内太阳系的可能性，这一发现为进一步理解太阳系形成和演化提供了新的线索。
这些古生物灭绝事件的研究不仅帮助我们理解地球历史上的生物演化过程，更为评估现代生物多样性面临的威胁提供了科学依据。通过分析化石记录中的形态多样性变化，科学家可以更好地预测和应对当前及未来生物多样性面临的挑战。同时，这些研究也提醒我们，极端气候事件和环境变化对生态系统的影响可能远超我们的想象，需要我们更加重视地球环境的保护和可持续发展。