作者:M. O. Clarkson 来源:《科学》 发布时间:2015/4/28 12:15:46
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“酸海”引发史前最大规模生物灭绝
分析表明火山释放的二氧化碳使海水迅速酸化

二叠纪的三叶虫

图片来源:Florilegius/SSPL/Getty

在一连串组合拳般的打击下,地球于2.52亿年前发生了最大的灭绝事件。最新研究表明,随着巨大火山爆发喷涌出大量二氧化碳,进而使海洋变得更为酸性,几乎全部的海洋生物都从这颗行星上消失了。这也是地球史上5次生物大灭绝中规模最大的一次。

这项研究是旨在查明发生在二叠纪末期的“生物大灭绝”原因的最新一次尝试。该研究使用了在此期间的岩石化学证据计算海洋的化学转化速度到底有多快。

研究人员在4月10日出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。

研究显示,位于二叠纪至三叠纪之交的这次灭绝事件持续约6万年,共分为两个阶段。在第一阶段,二氧化碳以缓慢速度释放了5万年,进入海洋的二氧化碳被强碱性的海水中和,对地球生命的影响相对缓和;第二阶段仅有1万年,但二氧化碳释放速度快、规模大,海水酸碱度突变,海洋中绝大多数高度钙化的生物无法适应,并因此灭绝。在这一时期,陆地上的生态系统也应该发生了相应的变化。

该研究负责人、新西兰达尼丁市奥塔哥大学地球化学家Matthew Clarkson表示,西伯利亚的火山在这么短的时间内释放了大量二氧化碳气体,以至于海洋都无法将其吸收殆尽。仅仅在1万年的时间里,地球上至少一些海洋的pH值出现了直线下降。

“当时的海洋生物已经面临巨大的压力。”Clarkson说,“而突然发生的火山爆发导致海洋迅速酸化。”

今天,由于包括燃烧化石燃料在内的人类活动所产生的大量二氧化碳气体,海洋正在变得越来越“酸”;自从工业革命以来,全球海洋的平均pH值已经下降了0.1个单位。

Clarkson表示,如果二氧化碳的排放持续增加,“生物大灭绝”将代表未来最糟糕的一个场景。他在一份声明中说:“长期以来,科学家一直猜测在地球历史上最大规模的生物灭绝期间发生了海洋酸化事件,但直到今天才找到直接证据。这是一个令人担忧的发现,因为我们看到今天的海洋也在酸化,而这是人类碳排放的结果。”

从海洋缺氧到微生物释放甲烷,其他研究人员也提出了导致二叠纪末期生物大灭绝的各种原因。而正如这项新研究所描述的,最具竞争力的假设包括西伯利亚火山喷发和海洋酸化。早在2010年,一项研究分析了古岩石中的钙同位素,发现海洋在二叠纪末期酸化得非常严重。

但Clarkson指出,最新的研究更为直接地对pH值进行了测量。

研究人员对来自阿拉伯联合酋长国的二叠纪岩石中的硼同位素比例进行了分析。硼以两种形式存在于海水中,而这两种形式分别受到酸性与碱性的控制。通过测量每一种硼同位素的水平,研究人员便能够直接计算曾覆盖海洋岩石的海水的pH值。

Clarkson介绍说,研究人员在二叠纪灭绝的第一阶段——持续约5万年——观察到了酸性的不明显变化。但在大灭绝的第二阶段,海水pH值在1万年的时间里下降了0.7个单位。

研究人员推断,这可能是因为西伯利亚火山释放了大量二氧化碳气体。Clarkson表示:“这是一个快速的变化,海洋很难缓冲二氧化碳的增加。”

这一发现传递了两个意义截然不同的信息:一方面,今天人类向大气中排放二氧化碳的速度为每年100亿吨左右,大于2.5亿年前生物大灭绝时期的每年24亿吨;而另一方面,地球上可利用的化石燃料中还储备着3万亿吨碳,即使全部排放到大气中,也远远比不上2.5亿年前的排放总量。

“我们依然有很多工作要做。”Clarkson说,“每个人都想要找到引发大灭绝的确凿证据。”(来源:中国科学报 赵熙熙)

 
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2015/5/1 9:44:19 iale
工业革命以来300年间,pH下降了0.1.按照上文所说的0.7,只要2000年就能够达到。似乎没这么简单吧,pH值是指数值,不是简单的线性值。
2015/5/1 9:15:37 baihuawen
现在的状态可能比上述严重得多。人类每年向大气排放的二氧化碳应该是350亿吨左右,而且逐年增加,仅中国每年就排放100亿吨左右。工业革命以来300年间,pH下降了0.1.按照上文所说的0.7,只要2000年就能够达到。所以生物再一次灭绝是不可避免的。
 
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