每个人都知道恐龙的灭绝。大约6600万年前的一次灾难性的小行星撞击导致了恐龙的死亡。但是在地球历史上有过几次大规模的灭绝，而且它们并不涉及致命的小行星。最严重的灭绝是由气温的迅速上升引起的。
地球上最严重的灭绝发生在灭绝恐龙的小行星撞击之前很久。它发生了大约2.52亿年前，它标志着所谓的二叠纪的结束。这种灭绝被称为二叠纪-三叠纪灭绝事件，即二叠纪末期的灭绝，或者更简单地称之为“大灭绝”。高达70%的陆生脊椎动物和高达96%的海洋物种在大灭绝期间灭绝了。
这是怎么发生的?还会再发生吗？
华盛顿大学海洋学学院的贾斯汀·佩恩(Justin Penn)说：“这项研究强调了在人为气候变化下，类似机制引起的大规模灭绝的可能性。”
科学家们努力工作以了解地球历史上最严重的物种灭绝的原因。但是很难把发生在2.52亿年前事情上的证据拼凑起来。来自很久以前的事件的线索隐藏在岩石中，而那些古老的岩石中的大部分已经被掩埋了。没有像一个巨大的陨石坑那样确凿的证据。只有零星的证据。有一个特别令人信服的证据：化石证据显示了灭绝的海洋物种的分布，而不是那些灭绝的海洋物种的分布。
当大灭绝发生时，大陆还没有漂流，而是聚集在一块叫做泛大陆的陆地上。
发表在“科学”杂志上的一项新的研究集中在化石记录上，并表明大灭绝背后的罪魁祸首是气候变化。尽管当时的气候变化很可能是由火山引起的，但其影响是显而易见的：气候变化，无论是由火山还是其他什么原因引起的，都可能导致灾难性的灭绝，其后果与小行星撞击一样严重，甚至更糟。
这篇论文的题目是“温度依赖性缺氧解释了生物地理和二叠纪末期海洋生物大灭绝的严重性”。主要作者是华盛顿大学海洋学学院的贾斯汀·佩恩(Justin Penn)。在这项研究中，佩恩和他的合著者得出结论，海洋温度的升高和随之而来的缺氧导致了大灭绝，并且很可能导致了其他物种的灭绝。
“气候变暖和氧气流失是物种灭绝的主要原因。”大量的证据表明，造成气候变化的机制是火山。火山的主要影响是气候变暖，因为它们向大气中排放了温室气体。火山还有其他影响，但变暖是关键，它使海洋明显变暖。
这块来自中国南方的岩石显示了二叠纪-三叠纪的界线。底部是灭绝前的石灰岩，顶部是地球上最严重的灭绝后沉积的微生物石灰岩。
研究人员将气候模型和化石记录结合起来得出他们的结论。他们模拟了灭绝前的地球气候，当时有一块叫泛大陆的大陆，海洋的温度和氧气水平与今天相似。在他们的模型中，他们还输入了61种现代海洋物种的温度和氧气敏感性，包括甲壳类、鱼类、贝类、珊瑚和鲨鱼。大灭绝之前的情况与现在的情况相似，因此这61种现代物种的敏感性代表了地球上最严重灭绝时的物种。
然后，他们将温度提高了10度，与2.52亿年前的温度变化相匹配。这一结果给了他们一幅伟大灭绝的地理图景。
第二作者，海洋学副教授柯蒂斯·德奇（Curtis Deutsch）说：“很少有海洋生物停留在他们生活的栖息地，要么逃跑，要么死亡。”在模拟中，高纬度物种几乎全部灭绝，而一些靠近赤道的物种存活了下来。
这幅图显示了在二叠纪末地球上最严重的物种灭绝，海洋动物在纬度上灭绝的百分比。根据模型（黑线）和化石记录（蓝点）。热带海洋动物存活的比例高于两极。水的颜色显示温度变化，其中红色是最严重的变暖，黄色较少变暖。顶部是泛大陆的超级大陆，有大量的火山爆发释放二氧化碳。线以下的图像代表了在事件中死亡的96%的海洋物种中的一部分。
贾斯汀·佩恩(Justin Penn)说：“这是我们第一次对导致物种灭绝的原因进行机械预测，可以直接用化石记录进行测试，这样我们就可以对未来物种灭绝的原因做出预测。”
一些古老的海底岩石保存着灭绝本身的证据。有一个繁荣和多样化的海洋生态系统，然后是一片尸体。地球花了数百万年的时间才重新变得多样化和繁荣昌盛。有了他们手中的模拟结果，科学家们随后将其与幸存的化石记录进行了比较。
化石记录显示了物种在灭绝之前的位置，这些物种被完全消灭或被限制在它们以前栖息地的一小部分。化石记录证实了研究人员的发现：离赤道最远的物种受到的影响最大。
冷水比热水含有更多的氧气，这是基础科学。与适应赤道附近较温暖水域的物种相比，适应较冷气候、远离赤道的物种需要更多的氧气才能生存。海洋化石记录显示，远离赤道的海洋物种遭受的伤害比靠近赤道的海洋物种更严重。
当气候变暖，海洋含氧量下降时，首先灭绝的是那些需要更多氧气的物种。离赤道较近的物种有地方可去：他们可以离开赤道，找到他们习惯的含氧量的水域，或者至少他们中的一些物种可以这样做。但对于赤道以北和以南的那些物种来说，他们无处可去。
一种在二叠纪末期灭绝的鱼，这块化石在德国卡尔斯鲁厄的国家自然历史博物馆展出
变暖的海洋对海洋物种来说是双重打击。随着海洋变暖，不仅氧气水平下降，而且海洋物种的新陈代谢加快，他们需要更多的氧气。这里的关键概念是依赖于温度的氧气供需比率。这一比率被称为代谢指数，衡量有氧活动的环境范围，并受海洋条件以及不同物种对温度和缺氧敏感性的影响。如果某一物种的代谢指数低于它们的最低要求，它们就不能呼吸，就会死亡。
佩恩说：“死亡机制的特征，气候变暖和氧气损失，是这个模型所预测的，然后在化石中发现的地理模式。这两者表明，这种气候变暖和氧气流失的机制是物种灭绝的主要原因。”
气候变暖和缺氧并不是造成这种物种灭绝的唯一因素，但它解释了海洋多样性丧失的一半以上的原因。根据其作者的说法，其他的变化，如酸化或光合生物生产力的变化，很可能是另外的原因。
这对未来意味着什么？如果气候变暖是地球历史上最严重的物种灭绝的主要原因，那么变暖可能再次导致灭绝。事实上，已经是这样了。
温室气体浓度在二叠纪上升，现在也正在上升。当然目前的上升不是来自火山，而是来自人类的影响。
佩恩说：“在一切照旧的排放情况下，到2100年，上层海洋的变暖将达到二叠纪晚期变暖的20%，到2300年，这一比例将达到35%至50%。这项研究突出了人为气候变化下类似机制引起的大规模灭绝的可能性。”
我们现在正在经历一个灭绝事件，叫做全新世灭绝。它被认为是第六次灭绝，因为在过去的六亿年里已经有五次了。全新世灭绝的范围包括植物和动物，包括哺乳动物、鸟类、两栖动物、爬行动物和节肢动物。这并不全是由气候变暖造成的。人类活动造成的生物多样性的丧失是另一个原因。尽管如此，这仍是一种灭绝。科学家们认为，目前动植物物种的灭绝速度是自然背景灭绝速率的100到1000倍。
至于我们的气候会变得温暖多少，以及有多少物种将会濒临灭绝，我们还需拭目以待。我们希望能够做出必要的改变，以避免最坏的情况发生。
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