五次生物大滅絕歷程探究報告目錄29910_WPSOffice_Level1一、前言 17075_WPSOffice_Level1二、五次生物大滅絕歷程探究 17075_WPSOffice_Level21.第一次生物滅絕：4.4億年前 14107_WPSOffice_Level22.第2次生物滅絕：3.75億年前 113550_WPSOffice_Level23.第3次生物滅絕：2.5億年前 228320_WPSOffice_Level24.第4次生物滅絕：2.08億年前 231847_WPSOffice_Level25.第5次生物滅絕：6500萬年前 24107_WPSOffice_Level1三、從碳氧平衡的角度看生物大滅絕之 218097_WPSOffice_Level21.碳氧平衡 324680_WPSOffice_Level22.從碳氧平衡的角度分析物種滅絕 328464_WPSOffice_Level23.人類面臨的危機 413550_WPSOffice_Level1四、結論 413550_WPSOffice_Level1參考文獻 5一、前言在古代北美地區曾經住著一群古代人——克洛維斯人，這一時期的他們就已經學會制造和使用特殊的工具來獵取大型哺乳動物。由于古代人大范圍的捕獵行為，這使許多學者認為猛犸象的滅絕是由于古人的過度殺戮造成的。在2014年，科學家在北美、歐洲和中東部分地區發現了一種特殊物質，這種物質只有在隕石撞擊地面時才形成。因此有學者分析，在1.29億年前曾有一顆小行星撞擊地球，這導致了全球性氣候劇變，受氣候影響導致了包括猛犸象和遠古人類在內的大量生物滅絕。在地球上，猛犸象的滅絕只是歷史上眾多滅絕事件之一，地球上共發生過五次生物大滅絕。通過學者對不同時期的化石進行分析，歷次生物大滅絕分別發生在4.4億年前奧陶紀末期，3.75億年前德文期末期，2.5億年前二疊紀至三疊紀過渡期和三疊紀侏羅紀2.08億年后的過渡期和650萬年前的白堊紀末期。在現代社會，隨著科學技術的發展和社會文明的進步，人類活動對自然環境的影響日益加劇，環境問題也成為人類社會越來越關注的問題之一。在地質學研究中，通過研究地質歷史時期的各種環境、氣候和生物事件，可以為現代的生物環境系統提供理論依據和對比，其發展規律也可用于現代社會的發展。這種地質學研究內容也成為了當今地球科學研究的重點課題之一。本文主要進行對歷次生物大滅絕事件的研究，包括探索觸發滅絕的復雜機制、滅絕事件期間的古氣候和古環境特征等，旨在用地球科學的手段，探討生物與地區環境之前的關系。從碳氧平衡角度探索生物大滅絕的規律，探索地球生態規律對人類的活動的啟示。二、五次生物大滅絕歷程探究1.第一次生物滅絕：4.4億年前奧陶紀時期，地球上擁有大面積的淺海地區，在這一時期地區非常適合生物生長。海洋擁有極其繁多的生物，被學術界觀察并記錄的生物就有如三葉蟲、腕足類、雙鹽類、海洋腹足類、海百合、藻類等。但當時間到了奧陶紀末，約4.44億年前，第一次大滅絕發生了。根據學術界對于此次生物大滅絕進行測算，約85%的物種滅絕了。至于奧陶紀大滅絕的原因，很多古生物學家都認同全球氣候變冷所致。在約兩百萬年的時間里面，地區正在經歷安第斯——撒哈拉冰河時期。地區南極與北極地區大量冰川導致洋流和大氣降溫，全球氣溫下降，極地冰川規模擴大，致使海平面下降。最終導致地區最大規模的沿海生物圈被破壞，進而導致物種大滅絕，所幸不久之后，地球就進入到志留紀時期，在這一時期地球上的生物又開始迅速恢復。2.第2次生物滅絕：3.75億年前三千五百萬年前的泥盆紀—石炭紀發生的生物大滅絕經歷了200年的時間，在這場生物大滅絕中，陸地生物在這遭受的損失較小，但是有82%的海洋物種被大規模滅絕。這一時期海洋中絕大部分的珊瑚都被滅絕了，僅有一些深海地區的珊瑚得以存活。至于這次滅絕事件的原因，學術界有觀點認為這是一次類似于奧陶紀末的全球性氣候變冷事件，即地球進入片魯冰河時期從而導致。也有一些學者認為在這一時期發生彗星撞擊地球的事件，從而導致地區氣候變化。另外也有學者人認為，這是陸生植物的大規模繁殖，它們在人類地表以下幾米處生根，加速了土壤和土壤的排水，并向地表水中釋放大量鐵，導致水系統富營養化，進而使得海底缺氧引發海洋生態失調。3.第3次生物滅絕：2.5億年前在2.5億年前的二疊紀和三疊紀過渡時期，這是人類所了解到的最大規模的生物大滅，地球上有共計57%的科、83%的屬，96%的海洋物種和70%地面物種滅絕。我國科學家們在對浙江長興煤山地址進行研究時發現，在這次滅絕時期的地層剖面上，有蒼蠅、珊瑚、三葉蟲等生物。根據所收取到的地質信息進行分析，研究人員最終認為，大規模毀滅開始的25層碳山區是2519410萬年前，并在251881億年前結束，這意味著大滅絕發生在6000年前，并且這次生物大滅絕來的非常突然。經過相關研究進行的測算，在生物大滅絕開始之前，地球的溫度是25攝氏度，當到達大滅絕末期，地球的溫度是33攝氏度，幾十年來，地球的溫度上升了8攝氏度。這主要是由于頻繁的火山活動而導致的森林大火，野火不斷地燃燒使得地球二氧化碳濃度快速增加，同時海洋生物也因缺氧大量死亡。最終使得大量的溫室氣體被釋放，溫室效應迅速加劇。4.第4次生物滅絕：2.08億年前三疊紀和侏羅紀過渡期的大滅絕事件發生在2.089億年前，這次生物大滅絕導致約23%的科滅絕，48%的屬滅絕。并且使恐龍成為侏羅紀時期的主要陸地動物。這次滅絕持續了不到一萬年的短暫時間，其原因尚未確定，一般認為是隕石撞擊地面。法國有一個羅切斯隕石坑，它的地質年代大約是2.01億年前，目前測算這是一個25公里的隕石坑，但最初的時候隕石坑的直徑可能是50公里。2013年，日本科學家在日本岐阜縣坎坎坎坎加瓦河沿岸和大分縣津久見市附近發現濃度很高的金屬餓。這種金屬在地表非常罕見，但富含于隕石中，同位素分析顯示，新發現的金屬餓與地表的金屬餓不同，其來源是一顆隕石。至此，有學者認為在生物大滅絕是由一顆重約5億噸的隕石撞擊地球導致。5.第5次生物滅絕：6500萬年前上世紀70年代末，一位名叫格倫·彭菲爾德的地質學家在墨西哥尤卡塔半島的希克蘇利伯地區從事石油勘探，他驚訝地發現自己正處于戰爭的中期。加泰羅尼亞半島海床下有70公里的圓形地形，格倫·彭菲爾德在查閱相關資料后發現，尤卡坦半島上有這樣一個弧形，這兩個弧形可以共同組成一個180公里的完美圓的直徑。在后續的研究中，科學家們在這里又有了新的發現，比如撞擊石英和玻璃隕石，這足以證明環形結構是隕石撞擊形成的，有人推測撞擊物體的直徑至少為10公里，其效果相當于1014TNT當量。隨著研究的深入，目前科學家們已經證實，希克蘇魯伯隕石的撞擊是造成白變紀一第三紀恐龍大滅絕的原因。希克蘇魯伯撞擊事件在海洋上引發了大規模海嘯、地震和火山爆發，沖擊后所引起的碎片和沙塵引起全球風暴，長期阻擋陽光，阻止植物光合作用，導致生態系統崩潰。巨大的氣候災難最終導致了大約70%的物種滅絕，其中包含17%的科、50%的屬。三、從碳氧平衡的角度看生物大滅絕之本章從地球碳氧平衡的角度來分析物種大滅絕的原因，因為每一次的生物大滅絕都伴隨著氣候的變化和碳氧失衡。1.碳氧平衡碳氧平衡是指植物通過吸收陽光、水和二氧化碳來合成有機物質和釋放氧氣，而動物通過新陳代謝來吸收氧氣和釋放二氧化碳，這兩種方式都能滿足它們的需要，相互依存，不斷發展。動物與植物之間相互依存，從而產生的球碳氧循環的機制至關重要，碳氧循環具體內容如下所示：植物對動物的依賴性較低，在歷次大滅絕中火山噴出的氣體和地球石層周圍的二氧化碳能夠作為植物的食物，所以植物的“食物”一直都有供應，但動物卻無法做到這一點，動物不僅需要氧氣來生產植物，還需要吃植物。因此，保證動物的“生命”比保證植物的生命更難。當大氣含氧量充足的時候，二氧化碳在空氣中的含量相對較低，在這種情況下植物生長將會變得緩慢，但鼓勵動物繁殖生長速度較快。反之，當空氣中二氧化碳含量過高，氧氣不足的情況下，動物發育成長都會受到限制，而植物生長繁茂。地球碳養平衡與動物和植物息息相關，兩者即相互依存也相互抵觸。在地球不斷的發展過程中，當兩者之間的矛盾在積累到一定程度且無法調和的時候，由碳養失衡而引起的氣候災難就發生了。氣候災難將會導致嚴重的生物大滅絕，這種滅絕對于地球生生存的左右物種造成的傷害都是巨大的。2.從碳氧平衡的角度分析物種滅絕三疊紀早期，也就是距今2.5億年前，地球上被豐富的植物所覆蓋，當時的地球環境非常適合植物生長。植物所生存的環境氣候溫暖濕潤，并且能夠長期發生光合作用。這種現象使得使大氣富氧，二氧化碳稀薄。在當時，地球的環境可以適應甚至“鼓勵”那些吸收大量氧氣和排放大量二氧化碳的巨型動物生存。而在幾十億年后，占優勢的恐龍數量達到了不可控制的水平，但在這個時候，氣候情況也在逆轉。這一時期地球中的碳氧平衡開始漸漸難以維持，大氣中的二氧化碳含量不斷增加，氧氣含量在減少。這使得氣候發生變化，海洋開始酸化。植物數量減少使得光合作用難以為大型恐龍種群提供足夠的食物和氧氣，最終所形成的巨大的氣候危機，使得絕大部分的巨型生物滅絕。這就是為什么恐龍死了，地球的生物圈沒有結束。通過恐龍滅絕過程的案例就可以發現，在碳和氧的循環中，兩者一直都保持著微妙的平衡狀態。無論是哪一種生物、植物對生態圈形成沖擊都將會導致滅絕，在地球上當發生一個或多個物種達到頂峰，成為地球的最高主宰時，碳養平衡的關系將被打破。動植物都只生活在地球上，作為碳和氧循環的一部分。對于任何生物而言，數量和力量是建立在對手在下一個周期所提供的充足資源基礎上的。在下一個周期，霸主的數量會減少，直到他們滅絕，因為在這一時期，支撐他們的外部環境緩慢的發生著變化。大自然正試圖以這種極端的方式尋求平衡，但指數增長的物種正試圖利用更多的資源和空間。其結果就是這樣一個循環：植物生長迅速——動物繁殖迅速——植物漸漸衰退——動物滅絕——植物重新回到大量生長的狀態。值得注意的是，已經滅絕的物種通常都是在上一個競爭循環的優勢物種，并且這一物種在碳和氧循環處于相同的位置。當優勢物種因碳氧失衡而導致滅絕，生物圈中就又開始展開新一輪的競爭。這種互相之間的博弈如同人類社會的反壟斷法，但是這種破壞全球生態系統的生態大滅絕始終都是需要依靠植物來進行彌補。并且每次滅絕發生后，必須有一個相對較長的恢復期，為下一個周期的動物世界的繁盛而準備。這就使得物種的滅絕呈現出以下特征：周期性。地球歷史曾經出現過5次生物大滅絕，平均間隔0.94億年。周期性特征顯著。對動物的影響最大，而陸生植物的集群滅絕不像動物那樣顯著。體型越大、越是處于食物鏈的頂端、種群數量越多，滅亡的速度也就越快。每次滅絕都有幸存者，滅絕物種騰出來的空間使得地球生物圈得以重新開始演化。而幸存者之所以能夠存活，原因在于他們處于食物鏈的下層，并且對環境的要求不高。每次滅絕都伴隨有氣候變化、海平面變化以及海水酸化等自然現象。這一點已經由研究人員在阿聯酋發掘的2.5億年前的巖石中找到相關的證據。從這一點來說，本文的觀點支持“氣候變化說”。但是要搞清楚因果關系，物種進化的過程才是“因”，氣候變化是“果”。符合達爾文的“物競天擇，適者生存”的原則。先有“物競”，后有“天擇’，“物競”的結果導致“天擇”。3.人類面臨的危機人類是在恐龍滅絕的時候進入了一個新生態周期，從很多層面進行分析都可以看出，人類所生活的生態環境與恐龍所在的碳和氧循環中處于同一位置。不過就目前人類消耗氧氣的速度而言，人力生活所產生二氧化碳的速度比恐龍快得多。從地球歷史角度進行分析，恐龍這種物種在地球上繁衍生存1.6億年，才達到碳養失衡，最終被生態危機消滅。根據恐龍的經驗可以得出結論，目前地球上人類活動的廣度、深度和破壞性使人類的所能夠繁殖時間少于恐龍，人類通過“科學和技術手段”改變世界環境，這種手段不受地球歷史上所有物種的控制。可以說，它已經到了“幾乎能夠忽視一切外在力量”的地步，這是目前所有物種自然進化所不能達到的速度。這最終使地球大氣層不再適合人類生存。此外，我們人類對自己只是碳和氧循環的一部分這件事并不清楚，仍然在不斷侵入其他物種生存空間。當前地球深林資源不斷被破壞，值得地球上有效的制氧機逐漸消失。顯然，大自然留給人們的時間更少了。”四、結論根據本文的研究可以看出，地球正在努力用她自己的方式來使這個世界重新回到平衡點，那就是各種各樣的災難。對人類來說是災難，對自然來說是一種減輕負擔的不得已的方式。人類種群數量的減少可以使自然喘口氣，也可以延緩人類走向滅亡的速度。局面已經相當嚴峻，人類沒有太多的時間猶豫，也沒有什么資本可以心存僥幸，作為一個對自然的破壞性比恐龍要嚴重百倍的物種，人類必須要在喪失最后的機會之前行動起來，盡最大努力避免最終的悲劇命運。

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