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2.52亿年前大灭绝,微生物将淡水变成“毒汤”,类似现象正在发生

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和光万物 2021-09-20 13:00

地球45亿年的岁月里共发生过5次大规模物种灭绝,其中距今约2.52亿年前的二叠纪末大灭绝事件是规模最庞大的一次,当时高达96%的海洋生物和70%的陆地生物灭绝,因此被科学家称之为“大死亡”(the Great Dying)或“大规模灭绝之母”(Mother of all mass extinctions)。而且这次大灭绝的生态恢复长达400万年,比其他大灭绝事件的恢复时间长得多。

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一项发表于《自然通讯》的新研究表明,二叠纪末期陆地植物群落遭受毁灭期间和之后,由于有毒微生物的扩散,导致淡水体变成了“毒汤(toxic soup)”,使得三叠纪早期的生态恢复延迟了数百万年。而令人不安的是,类似二叠纪末大灭绝的现象正在发生。

二叠纪末有毒微生物的大量繁殖,淡水体系变“毒汤”!

对于二叠纪-三叠纪灭绝事件的原因虽然还有争议,但科学家普遍认为是位于俄罗斯中部、名为西伯利亚暗色岩(Siberian Traps)的火山系统持续数十万之久的喷发,是二叠纪末大灭绝事件的主因。

数十万年的火山运动喷发了大量的温室气体,酸雨倾盆而下,海洋酸化等等,使大部分的陆地和海洋生物消失。在科学家看来,当时幸存的动物应该是躲在了湖泊和河流、浅海环境中,从而逃过一劫。但康涅狄格大学地球科学教授特雷西弗兰克(Tracy Frank) 和 克里斯菲尔丁(Chris Fielding)领导的团队发现,大灭绝事件后,淡水体系出现过几次有毒微生物大量繁殖。

在健康的生态系统中,蓝藻等微生物的光合作用为水生动物提供氧气。但是,当它们的数量失控时,这些微生物会耗尽游离氧,甚至将毒素释放到水中。团队通过研究澳大利亚悉尼附近岩石的化石、沉积和化学记录,发现在2.52 亿年前二叠纪末大灭绝的第一次火山事件发生后不久,就爆发过几次藻花事件。

团队认为,二叠纪火山爆发引发大量温室气体排放,导致气温持续上升。引发野火或干旱,森林大火频发。森林树木消失后不久,土壤结构就开始受到侵蚀,其养分流入淡水生态系统。在悉尼盆地(世界上已知最古老的淡水生态系统之一)的生态系统经常被新鲜的富营养水体淹没,导致藻类和细菌种群大量繁殖,以至于地球上的森林系统用300多万年来恢复。

反过来,藻类和细菌有时会失控并耗尽水中的氧气,从而形成“死区”。这些持续存在的死区阻止了重要碳汇(如泥炭地)的重建,并减缓了气候和生态系统的恢复。

另外在变暖驱动其他几次大灭绝事件发生后,微生物大量繁殖很常见,唯一例外的是6600万年前导致恐龙大规模灭绝的小行星。因此团队表示,二叠纪末大灭绝后微生物的繁殖既是大陆生态系统崩溃的凶手之一,也是其恢复延迟的原因。

二叠纪末大灭绝的启示,现在正在发生!

不难发现,二叠纪“毒汤”的三个主要成分是大量温室气体排放、高温和丰富的营养。而随着全球变暖、森林砍伐和土壤养分流入淡水和海水中,也是我们近些年来看到世界各地赤潮频发的原因。

菲尔丁表示:“我们可以了解过去气候变化了多少,极端情况是什么,变化的速度有多快,气候变化的原因是什么,这为我们了解今天正在发生的事情提供了一个很好的背景,而二叠纪末期是寻找与现在正在发生的事情相似之处的最佳案例之一。”

“二叠纪末发生的事情与今天有许多相似之处。过去,火山活动是二氧化碳的来源。而今天因人类活动导致的温室气体增长速率相似。另一个重要的相似之处是二叠纪末的温度上升与森林火灾的大规模增加同时发生。摧毁整个生态系统的其中一件事是野火,目前正在加利福尼亚、西伯利亚等地看到它。当此类事件变得越来越普遍,后果是什么可想而知。”

考虑到过去发生的事情,这是一个令人不安的迹象,毕竟二叠纪末的大灭绝事件花了四百万年才恢复,这是发人深省的。

实际上,近年来因藻类大量繁殖造成的动物死亡现象明显在增加。比如加利福尼亚沿海地区有大量有害藻华的历史,它们会产生危险的神经毒素,导致海狮严重脑损伤,当地海狮数量下降;又如在2020年12月至2021年5月期间,佛罗里达有677头海牛的尸体被冲上岸,死亡原因大体为饿死,没有足够的海草食物;以及佛罗里达在今年6-8月大规模赤潮爆发,造成千吨死亡海洋生物冲上岸。

另外美国国家海洋和大气管理局(NOAA)一份研究报告表明,随着地球气候的变化,有害的藻华可能会恶化。更温暖、更酸性的海水(由于二氧化碳含量更高)可能会增加这些事件的频率和毒性。更不幸的是,这群有毒藻类似乎真的将成为海洋变化的最大受益者之一。它们真的很喜欢温暖的水,它们在里面生长得更快,每个细胞也会产生更多的毒素。当你在水中加入大量二氧化碳时,它们也会产生更多的毒素并且生长得更快......

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