进化杂谈

    2022年1月15日，南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛发生火山喷发，令人记忆犹新。因为每一次火山喷发，大量的火山灰飘浮在空中，不仅破坏生物的呼吸系统，而且还会引发地震和海啸等其他一系列的灾难。

    在地球46亿年历史中，生命史约占40亿年，而漫长的生命史上也曾发生许多次生物大灭绝。近年来，科学家研究发现，生物大灭绝的原因尽管纷繁复杂，但有越来越多的证据倾向于认为，其幕后黑手大多指向地球内部活动所造成的大规模火山喷发。

    五次生物大灭绝事件，都与火山喷发有关

    显生宙以来发生的五次大灭绝，给生物界带来了惨重灾难。

    第一次是奥陶纪末生物大灭绝，造成了灭绝属占当时属总数的60%—70%，灭绝种数高达80%。

    第二次的晚泥盆世生物大灭绝，其灭绝科占当时科总数的30%，灭绝的海洋动物达70多科。

    到了第三次的二叠纪末生物大灭绝，更以约陆生生物75%的科和海洋生物的90%物种的消失高居历次大灭绝的榜首。

    还有第四次的三叠纪晚期生物大灭绝，有1/3的科灭绝、40%—53%的属灭绝。其中海洋生物有20%的科灭绝。

    最后就是白垩纪末生物大灭绝，有26%的科、超过半数的属、75%的种在大灭绝中消失。称霸一时的恐龙以及菊石、双壳类中的固着蛤类则完全灭绝。

    而这五次生物大灭绝事件，无一例外都有火山喷发的因素。尤其是二叠纪末大灭绝，西伯利亚地区曾经发生史上最大规模的地幔柱事件，持续了大约100万年，释放出超过300万立方千米的地幔物质，冷却的玄武岩洪流覆盖面积超过700万平方公里。

    与此同时，峨眉山火山喷发的面积超过30万平方公里，岩浆凝结成的玄武岩一直延伸到越南北部。即便是白垩纪末包括恐龙在内的生物大灭绝事件，有著名的小行星撞击假说，但越来越多的研究表明，德干玄武岩的喷发与那次大灭绝有着时间上的高度吻合。

    由此可见，火山爆发对环境造成的压力最终导致地球生态系统的崩溃与毁灭。而小行星撞击可能是灭绝事件中压垮骆驼的最后一根稻草。

    提供新机遇，腾出生存空间孕育新生命

    然而，整个生命史表明，生物大灭绝事件并非全是祸，旧物种灭绝为新物种的出现提供机遇，腾出了生存空间，孕育着新的生命大辐射。

    20多亿年前，原核生命的大灭绝迎来了真核生命的诞生和发展；二叠纪末大灭绝彻底颠覆了古生代生态系统，却揭开了爬行动物海陆空全盛演化的帷幕；白垩纪末恐龙的灭绝，使得哺乳动物走出困境，成为新生代的王者。因此，生物大灭绝是生物演化的一种重要而特殊的推动力。

    另外，生物大灭绝还磨练了生物抗灾能力，因为经历了大灾难后，总有些生物以其难以想象的顽强和忍耐力，以及独特的生存策略而幸存下来。

    科学家研究发现，一些生物之所以能躲过大灭绝，与它们采取的策略和方式有着极大的关系，不同的动物往往有着其应对灾难的独门绝技，如拥有高效的代谢系统、具备固有的耐温特性、采用小型化的策略、巧遇海洋中未受影响的某个水层等“避难所”，这些无疑都为当今人类认识自然与生物的演化关系，应对新的大灭绝提供了有益的启示和借鉴。

    开辟新途径，催生页岩气煤炭石油等资源

    有意义的是，科学家进一步研究发现，造成生物大灭绝的火山岩浆活动，还对矿产资源的形成起到了关键性作用。

    由于火山岩浆活动和海底岩浆喷发总是导致海水温度的显著升高，释放的大量二氧化碳气体使海洋酸化，致使有毒硫化氢气体泛起，最终导致海洋生物大规模灭绝，继而影响陆生生物的灭绝。而当生物灭绝事件发生后，海洋或湖泊中的藻类却获得惊人的繁衍，其生物量巨大，经埋藏后即可形成富含有机质的黑色页岩，在这种还原环境中，不仅形成油气，还形成金属矿产。

    科学家研究表明，生物大灭绝与大规模的海底缺氧事件有关。2021年，中科院南京地质古生物研究所科学家对藏南喜马拉雅—特提斯区内亚来至土龙之间的黑色页岩研究显示，晚泥盆世生物大灭绝可能由缺氧事件所导致。而来自其他的研究也表明，页岩气的形成和历史上几次生物大灭绝都有着直接关联。

    我国页岩气主要形成于更早的奥陶纪和志留纪，且以下志留统龙马溪组的黑色页岩为主。

    总之，生物大灭绝与页岩气等能源形成的关系表明，大自然的演变往往是祸兮福所倚，福兮祸所伏。生物大灭绝固然是生命史上最悲惨的时刻，但是大灭绝也为生物界的更新与进一步演化开辟的新途径，并形成了大量新型的矿产资源，为后来诞生的人类提供了页岩气、煤炭、石油和天然气等资源，奠定了人类社会不断发展的基础和动力。

    （作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长）