超过 35 亿年来,生物体不断繁衍生息、繁衍和多样化,占据了地球上的每一个生态系统。 新物种激增的另一面是,物种灭绝也一直是进化生命周期的一部分。
但这两个过程并不总是同步的。 当物种消失的速度迅速超过新物种形成的速度时,这种平衡就会发生倾斜,足以引发所谓的“大规模灭绝”事件。
大规模灭绝通常被定义为在“短暂”的地质时期内,整个地球上现存所有物种的约四分之三消失。 鉴于生命在地球上首次进化以来已经经历了漫长的时间,“短”的定义是少于 280 万年。
因为至少寒武纪 那开始大约5.4亿年前,生命的多样性首先爆炸灭绝事件的形式多种多样,只有五次灭绝事件明确符合这些大规模灭绝标准。
这些所谓的“五巨头”已成为确定人类今天是否为第六次大规模灭绝创造条件的科学基准的一部分。
五巨头
自寒武纪以来,这五次大规模灭绝平均每一亿年左右发生一次,尽管在其特定时间上没有可检测到的模式。
每个事件本身持续了 5 万到 276 万年。 第一次大规模灭绝发生在大约 4.43 亿年前的奥陶纪末期,消灭了 85% 以上的物种。
奥陶纪事件似乎是结果两种气候现象。 首先是行星规模的冰川期(全球规模的“冰河时代”),然后是快速变暖期。
第二次大规模灭绝发生在大约 3.74 亿年前的泥盆纪晚期。 这影响了大约 75% 的物种,其中大多数是当时热带海洋中的底栖无脊椎动物。
地球过去的这段时期的特点是海平面高度变化,以及全球变冷和变暖条件的快速交替。
这也是植物开始占领旱地的时期,全球二氧化碳浓度下降; 所有这一切都伴随着土壤的转变和低氧时期。
第三次也是最具破坏性的五大灾难发生在大约 2.5 亿年前的二叠纪末期。 这消灭了当时存在的 95% 以上的物种。
一些建议的原因包括一个撞击使空气中充满了粉状颗粒,为许多物种创造了不利的气候条件。 这些可能会阻挡阳光并产生强烈的酸雨。
其他一些可能的原因仍然存在争议,例如今天西伯利亚地区的大规模火山活动、大气中二氧化碳增加导致的海洋毒性增加,或者深海中缺氧水的扩散。
二叠纪大灭绝之后五千万年,大约世界上80%的物种 再次灭绝在三叠纪事件期间。
这是可能引起现今大西洋地区的一些巨大地质活动导致大气中二氧化碳浓度升高、全球气温升高和海洋酸化。
最后一次也是最著名的大规模灭绝事件发生在白垩纪时期,当时估计 76% 的物种灭绝,包括非鸟类。 的灭亡超级掠食者为哺乳动物提供了多样化和占据新栖息地的新机会,人类最终从中进化而来。
这最可能的原因白垩纪大灭绝的原因是现代墨西哥尤卡坦半岛的外星撞击、现代印度中西部德干省的大规模火山喷发,或两者的结合。
(对话/CC BY-ND 4.0)
今天的生物多样性危机是第六次大规模灭绝吗?
地球目前正在经历一场灭绝危机,很大程度上是由于人类对地球的开发造成的。 但这是否构成第六次大规模灭绝取决于今天的灭绝率是否大于两次大规模灭绝之间发生的“正常”或“背景”率。
这一背景率表明,如果没有人类的努力,物种消失的速度将会有多快,并且主要是使用化石记录来计算,以计算在大规模灭绝事件之间有多少物种灭绝。
根据化石记录估计的最被接受的背景率给出了一个物种的平均寿命约为一百万年,或者说每百万物种年有一个物种灭绝。
但这个估计的速率高度不确定,每百万物种年有 0.1 到 2.0 次灭绝。 我们现在是否确实处于第六次大规模灭绝中,在某种程度上取决于这个速率的真实值。 否则,很难将地球今天的情况与过去进行比较。
与五巨头相比,今天的物种丧失是由直接和间接人类活动的混合,例如栖息地的破坏和破碎、捕鱼和狩猎等直接开发、化学污染、入侵物种以及人为造成的全球变暖。
如果我们使用相同的方法来估计今天每百万物种年的灭绝次数,我们得出的比率介于比背景率高十倍和一万倍。
即使考虑保守的背景率每百万物种年有两次灭绝,如果上个世纪灭绝的物种只是屈服于随机发生的预期灭绝,那么它们的数量将需要 800 到 10,000 年才能消失。 仅这一点就支持了这样一种观点,即地球正在经历的灭绝事件至少比背景速率预期的要多得多。
它会可能需要几百万年正常的进化多样化,将地球物种“恢复”到人类迅速改变地球之前的状态。 在陆地脊椎动物(具有内部骨骼的物种)中,322个物种已被记录灭绝自 1500 年以来,大约每两年就有 1.2 个物种灭绝。
如果这听起来没什么,重要的是要记住,灭绝之前总是伴随着人口数量的减少和分布的缩小。
根据国际自然保护联盟列出的正在减少的脊椎动物物种数量受威胁物种红色名录,所有生态系统和群体中 32% 的已知物种的丰度和范围都在减少。 事实上,地球已经失去了自 1970 年以来,占所有脊椎动物的 60%。
澳大利亚是近期灭绝记录最严重的大陆之一超过100种脊椎动物正在灭绝自从五万多年前第一批人类到达以来。 超过 300 种动物和 1,000 种植物现在被认为面临即将灭绝的威胁。
尽管生物学家仍在争论当前的灭绝率超出背景率多少,但即使是最保守的估计也显示生物多样性的丧失异常迅速,这是大规模灭绝事件的典型特征。
实际上,一些研究表明今天经历的相互作用的条件,例如加速气候变化人类工业引起的大气成分变化,以及人类资源消耗引起的异常生态压力,定义了一场完美的灭绝风暴。
所有这些条件共同表明第六次大规模灭绝即将到来已经在顺利进行中。
弗雷德里克·索尔特,生态学研究员兼 ARC 澳大利亚生物多样性和遗产卓越中心副研究员,弗林德斯大学和科里·J·布拉德肖, Matthew Flinders 全球生态学研究员和 ARC 澳大利亚生物多样性和遗产卓越中心模型主题负责人,弗林德斯大学。