forstudent大绝灭与古环境变化

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物大灭绝与古环境变化extinction and paleoenvironment exchange,1,核爆炸模型,2,65Ma前小行星撞击地球时的恐怖的场景,65 000年前的某一天，一颗直径10-15 km的小行星在冲向了墨西哥湾的育卡坦(Yucatan)半岛,速度: 30 km/sec,能量: 约108 百万吨TNT,3,撞击后的效应,岩石碎屑，尘埃，气体物质进入大气。,森林大火燃遍全世界，耗尽空气中的氧气。,4,海啸，地动山摇。,5,撞击后的效应-核冬天,大量生物死亡,核冬天-好冷。,6,撞击后的效应-酸雨,当尘埃落尽，情况就掉个儿了。,酸雨普降大地,粉尘降地，带来大量硫、硝等的化合物,7,1994年慧木相撞后的场景,8,思 考,如果此时有一颗直径大于10KM的小行星撞向地球，人类是否也会像当年的恐龙一样慢慢地趋向绝灭？,9,什么叫绝灭？,英文,extinction,。,背景绝灭（,background extinction).,集群绝灭（,mass extinction),10,绝灭了多少？,目前为止，有记录的物种为,175,万个。,而实际存在的可能达到,500,万到,1,亿个。,而据古生物学家研究，共有,40,亿种动、植物存活过。,可见，大多数在演化过程中“出局”了。,11,“出局”的证据,显生宙有记录的灭绝约为,15,次，其中集群绝灭有五次。,O/S,、,F/F,、,P/T,、,T/J,、,K/N,。,12,“出局”的原因？,由于集群绝来属于突变事件，达尔文的渐变的进化论是没法解释的。比如“寒武纪生命大爆发”达尔文主义就解释不了。,另外，绝灭是区域性的，而根据达尔文主义，在一定的时间长度内，动物可以通过迁移来寻找适合它生存的条件而避免绝灭。这也解释不了绝灭。,13,“出局”的原因：环境,环境因素包括：温度，湿度，水体的盐度、,EH,、,PH,，日照，降雨，植被等。,温度，盐度，光照，,PH,，,EH,，对水生生物影响大。,14,海底火山大量喷发，带出大量CO,2,。由于CO,2,的温室效应使全球温度升高；大气环流异常，多数地区相对干燥；地外物质冲击地球或者是在地球上空爆炸，结果，使地球内外的物质混合，细粒物质向全球扩散，酸雨，核冬天，野火到处弥漫，光合作用减弱；火山爆发产生的火山灰四处散布或者掩埋大片大陆，喷出的酸性物质（H,2,S，进一步氧化变成硫酸）溶于海洋中导致海洋酸化,15,比较流行的绝灭的原因解释,1，天体撞击地球。,条件：大于10公里，造成全球灾害。,证据：全球同层位的Ir元素的异常。,效应：核冬天，气温下降，酸雨。,应用：K/N界线，即恐龙的绝灭。,实际：在不同地质界线均发现30多处Ir（,铱,）的异常。难道全是外星撞击？,16,2，海进海退,证据：全球同层位的,13,C 的异常。,正偏：海进，生物繁盛，,13,C 在海洋无机界中富集。,负偏：海退，生物衰落，,12,C 在无机界富集更多。,海进海退多数是由于冰川活动，或是大陆板块运动造成的。,17,3，赤潮，用于解释地质界线处的生物绝灭。,在赤潮发生时，赤潮生物数量突然增加，并且处于绝对优势，与其它种类的海洋生物竞争性地消耗水体中的营养物质，并且分泌抑制其它生物生长的物质，造成水体中的生物数量增加，而种类减少。另外，赤潮的增加会导致海洋水体的光照度减少，氧气含量减少，并且，赤潮生物会分泌的有毒物质，使大量的海洋生物缺氧或中毒死亡。并且因此而造成的生态破坏，在短期内是难以恢复的。,18,4，火山活动,掩埋效应：爪哇与苏门答腊间的克拉卡托火山于1883年海底爆发，它一次喷发的灰雾和造成的海啸毁灭了300个村庄、35000人、200种植物和300种动物。灰雾覆盖面积大于整个华南,温室效应：全球气候变暖。影响水生生物。,酸雨效应：酸雨普降大地，海洋硫酸化（PH4.0）,19,气候原因,古生代的三次全球生物集群绝灭事件，与气候的变化是一致的，可见全球气候梯度的变化对古生代的三次大绝灭是有影响的。而中生代的二次大绝灭却都不与气候的变化相一致。,什么叫一致？什么叫不一致？,20,总之，生物的绝灭是环境与生物共同作用的结果，而绝非几次灾变就能够解释的。,在长达几十个M的绝灭期内，环境的因素更重要，通过影响生物的基因库，有的种类的生物不能适应环境了，于是走向了灭亡。而另外一些种类的生物，由于适应了这种突然的变化，避免了绝灭的噩运。,21,奥陶纪-志留纪之交的生物大绝灭（4.39亿年前）,由于是软体组织，保存成为化石机率比较小，因此我们无法知道当时具体有多少物种绝灭了。据估计，大约有100个科的生物灭绝了，在属种级别上绝灭率更高，如腕足类属的灭绝率为60%，种的灭绝率可达85%。三叶虫类在这次绝灭中元气大伤，此后再也无法恢复前期的繁荣。,22,原因：时间与岗瓦那大陆的冰川活动相呼应。,论据：,1,，晚奥陶世的冰川作用引起海平面下降和较冷的温度。,2,，海平面下降导致浮游生物和底栖生物的生存范围大量减小。,3,，早志留世的缺氧环境，导致了生物绝灭。,23,地球化学的另种解释：铱异常和碳同位素正偏离分别在奥陶系,-,志留系界线层中发现 ，设想原因如下：,1,，绝灭的原因与地外的稀罕事件有关。,2,，碳同位素负偏，是地外事件的地内佐证。,3,，全球性的生物的绝灭不一定是由区域性的岗瓦那大陆冰川造成的。而岗瓦那冰川的最后消融与地外事件有关。,24,晚泥盆纪弗拉斯期法门期(F-F)之交的生物大绝灭（3.67亿年前）,绝灭持续了,50,到,150,万年，有可能是由几个小的绝灭组成的。（未达成共识）,经过这次绝灭，,70%,的物种消失了。海洋中的物种比淡水中的物种受到的影响更大，珊瑚、腕足动物、菊石、海百合等许多无脊椎动物损失惨重。,而陆生动植物则受影响较小。,25,原因：,有迹象显示全球气候变冷。,比较浅的海域里面氧气含量下降。,分子地层碳同位素和地层古生物资料显示 ：广西的近岸碳酸盐海域藻类大量繁殖和高度富集，海水富营养化，缺氧，高盐度，碳酸盐碳同位素正偏和生物分异度锐减， 暗示,F-F,之交为赤潮的多发期。,26,晚泥盆世裸子植物、高大乔木、多重结构森林出现化学和生物化学风化盛行真正意义土壤广为发育地表径流向滨、浅海输送的有机物和营养物质增多陆表海由超寡营养到富营养化浮游植物和浮游动物等低等菌藻微生物繁荣频繁的赤潮海洋水缺氧导致中低纬度浅水海相生物集群绝灭。,地址界限之交的海洋不是死难的海洋，而是菌藻微生物的伊甸园。,27,二叠纪-三叠纪之交的生物大绝灭（2.5亿年前）,本来是一片欣欣向荣的景象，但是到了,2.5,亿年前，历史上最大的一次集群绝灭发生了。,纲一级绝灭,6,个，亚纲一级,2,个，目一级,10,个；纲一级严重衰亡,3,个，目一级,4,个；科一级减少,52%,，种一级减少,90%,以上。华南二叠系,三叠系之交种的绝灭率达,90%100%,。,28,对海洋生物界的影响最大， 蜓亚目、四射珊瑚亚纲、床板珊瑚亚纲、始铰纲腕足类、喙壳纲、软舌螺纲、三叶虫纲、古介形类、海蕾纲全部绝灭；内卷虫亚目、古腹足目、苔藓虫的变口目和隐口目、具铰纲腕足类、海百合纲、两栖类的迷齿及壳椎亚纲、爬行类的兽孔目急剧衰落；古生代造礁生物亦未逃脱厄运。,29,特点：,1，短期内生物成群绝灭；2，绝灭率最高；3，绝灭的生物类群等级高；4，从门纲目看正好发生在界线处，而从属种级看，似乎是有次序地发生；5，生态发生巨大改变，广生性生物取代狭生性生物，丰富的生境被单调的生境所取代；6，绝灭主要发生在海洋界，对陆生生物的影响较低。,30,原因：科学家提出了许多的解释，诸如海平面的波动，海水中盐度的变化，火山活动等。而最重要的似乎还是气候的变化。,从三个方面来讨论：,1,，泛大陆的聚合导致大规模的全球海退事件；,2,，火山活动；,3,，地外天体撞击地球。,31,1，泛大陆的聚合导致海退。,根据世界各地二叠纪的古地理、古气候、古生物地理和古地磁资料，二叠纪末联合古大陆已基本形成。泛大陆的聚合首先导致了从茅口末期开始的全球性大海退。全球陆地区被海水的覆盖率由二叠纪初的,40%,降至二叠纪末的,10%,以下。,海退导致陆表海消失，底栖生物生境消失，或是陆棚海面积变小，生物生存范围缩小，变得拥挤，竞争加大。窄生境性生物大量绝灭。,32,2，火山活动：从华南凝灰岩粘土层的数目和厚度看，曾经有过多次喷发。,效应：（,1,）爆发尘蔽光效应，使气温下降，抑制光合作用；（,2,）爆发物质和冲击加热产生的二氧化氮、氰化物等有毒物质的污染效应；（,3,）火山排入大气中过量的二氧化碳，产生温室效应，导致气温上升；（,4,）火山喷入海水中过量的二氧化硫，导致海水酸化，,PH4.0,，使喜钙生物在劫难逃。 来自煤山剖面的证据（石膏层，缺乏碳酸盐）。,33,3，天体撞击。,铱元素的证据不足，有两种结论：异常，不异常。,从沉积层中提取出与行星碳质球粒陨石相同比例的氦和氩，通过对界线处,He,的含量的测定，估计撞击的天体直径为（,93,）,km,。,34,三叠纪-侏罗纪之交的生物大绝灭（2.08亿年前）,60,个科的海洋生物灭绝，科的灭绝率大约是,1/4,。还有研究认为，在三叠纪末期至少有两次绝灭期，相隔,1200-1700,万年。但不论是单一的大绝灭还是几个连续的稍小的绝灭，在这一时期里，牙形石类全部灭绝，菊石、海绵动物、头足类动物、腕足动物、昆虫以及陆生脊椎动物中的多个门类都走到了进化的终点。虽然这次大绝灭的损失相对较小，但它却腾出了许多的“生态位”，为很多的新物种的产生提供了有利条件，恐龙就是从这个时期开始了它们统治大地的征程。,35,也许是因为这次大绝灭所引起的关注较少，我们对它的起因也很不清楚，不过气候变化似乎仍然是一个重要的因素，特别是降雨的增加。,36,白垩纪-古近纪之交的生物大绝灭（6500万年前）,据统计，在白垩纪末，生物圈有,2868,个属，到了古近纪就只剩下,1502,个属，灭绝率高达,52%,，种的灭绝率达,85%,，受影响最大的是陆地上的恐龙和海洋生物界的浮游生物，也包括一些海洋底栖生物类别。其灭绝率为：淡水生物达,97%,、海洋浮游微生物为,58%,、海洋底栖生物为,51%,、海洋游泳生物为,30%,。除了恐龙灭绝之外，曾在前,4,次大绝灭中都得以幸存的菊石最终还是灭绝了。而由于某种原因，某些物种却基本没有受到影响，鳄鱼、海龟、蜥蜴、哺乳动物以及鸟类都顺利渡过了这场危难。恐龙及其同类的消失为哺乳动物以及人类的登场提供了契机。,37,专家的意见：火山喷发、气候变化、环境污染和宇宙射线。,科学界普遍接受的一种观点：小行星撞击地球。,38,1979,年，美国地质学家阿尔伐雷等人提出了小行星撞击的“贝克莱理论”，认为大约在,6500,万年前，宇宙间有一颗直径约,10,公里，重,12710,3,亿吨的小行星撞击地球，撞击能量相当于,100,倍最大氢弹的爆炸威力，致使大量的尘埃抛入大气层中，一时天昏地暗，蔽月闭日三个月之久，植物因不能进行光合作用而死亡，食物链中断，恐龙和其它爬行动物就此绝灭。,39,证据：来自意大利、单麦、新西兰等地的晚白垩纪地层里发现一层几厘米厚的富铱层，铱富集的程度超过地球正常铱含量的,30,倍 。,质疑,1,：恐龙绝灭的过程延续了约三千万年，而绝非是一个小行星撞击地球时的三个月内完成的。,质疑,2,：食物链中断，为什么其它的小型爬行类如蛇龟等能够存活下来？,40,另外的原因：,Ir,异常的发现基本上限于欧洲、北美洲和大洋洲，而且是在海相地层中。亚洲地区只在我国西藏海相白垩纪,第三纪地层中报道了,Ir,异常的存在，更多的发现是“严重的干燥气候和微量元素的污染”。,证据：,1,，到白垩纪晚期，长型蛋科为优势类型，蛋壳的厚度指数在剖面上从下到上逐渐增大，即蛋壳的绝对厚度减薄，蛋壳的气孔变小，微气孔增多；,2,，恐龙蛋壳中,Sr,含量高，一般,60010-61000010-6,，平均,318410-6,，且从晚白垩世早期到晚期呈增高趋势，,Ca,含量明显降低；,3,，与环境蒸发量有关的氧同位素组成,18O,在恐龙蛋壳中也是从下到上逐渐升高的。,41,第六次生物大绝灭？,由于全球气候变暖，在未来的,50,年内，地球陆地上的,1/4,的动物和植物将遇到灭顶之灾。由于温室效应在短期内难以逆转，在将要灭绝的物种中，,1/10,物种的灭绝将是不可避免的。自,17,世纪以来，动物的灭绝率呈指数增长，到,1950,年前后达到最高峰。目前鸟兽类的灭绝率是自然条件下的,100,到,1000,倍。动植物总计的灭绝率是自然条件下的,10,到,100,倍。这是地球史上最快的灭绝速度。,42,恐龙是怎么灭亡的？恐龙由于称霸地球，几乎没有天敌，因此无限制地发展，个体变得越来越大，而对外界的抵抗力越来越弱。灾难一发生，就容易全部绝灭。,2.5,0.65,亿年前：,肉食的霸王龙，体长达,14m,，站立起来高,6m,，头长,1.2m,，牙齿锐利，平均长,20CM,，体重,8.1,吨。,吃草的马门溪龙，长,22m,，高,3.5m,，重,30,多吨，头小（,50cm,）,体长,9m,会捕食的跃龙。,脑子最不发达、素食的剑龙。,体长,10m,、长,3,只角、满身厚皮的三角龙。,梁龙，雷龙，都能有,30,米左右长，重达,40,吨。,最重的恐龙：震龙，传说复原后有,200,吨，走路的时候声音像地震，于是叫震龙。,马门溪龙每天不停的吃，需要,23,小时才能维持其生命，那么梁龙，雷龙，震龙之流呢？地球上的植物得有多少才能维持这样一个链？,43,人类呢？工业革命以来，人类的繁殖越来越快，对肉类需求增加，由自然食物链变成人工食物链。目前家禽家畜的饲养越来越工业化，各种饲料，加上激素，催肥剂，高密度，速长速肥的方式，使动物抗灾变机能降低，易于传染疾病。口蹄疫，疯牛病，禽流感等频频爆发。而人类是食物链的最高层，其结果是，越来越胖，心血管系统越来越弱，免疫力严重下降，对疾病的抵抗力越来越弱。,44,同时，工业的发展，带来了环境污染问题。人类不断的向环境排放自己的废弃物，最终将受到环境的惩罚。,人类现在走的就极似当年恐龙。但是人类是有理智的，这与恐龙不同。是否人类也像当年的恐龙一样的面临绝灭，值得大家思考 。,45,