科学家解开海洋物种灭绝之谜

参考消息网报道 美国《科学日报》网站7月12日刊登题为《科学家们终于解开了地球上最大规模的物种灭绝之谜》的文章，内容编译如下：

美国斯坦福大学主导的一项新研究提供了迄今为止最有力的证据，解释了为什么一些海洋动物在地球上最大规模的物种灭绝中幸存下来，而许多其他海洋动物却永远消失了。这些发现不仅解释了现代海洋生态系统是怎样形成的，而且还为当今海洋变暖如何影响海洋生物提供了警示。

大约2.52亿年前的二叠纪-三叠纪灭绝事件(通常被称为“大灭绝”)导致96%的海洋物种和70%的陆地动物灭绝。但这次毁灭在生命树上的分布并不均匀。

在大灭绝之前，古代海底被腕足类动物、海百合和其他底栖动物统治了2.8亿年。灾难过后，那些曾经占统治地位的种群几乎被消灭了。相比之下，只有大约一半的软体动物消失了。而另一半幸存者，连同鱼类和棘皮动物则继续统治地球的海洋，一直持续到今天。

这份首次将被灭绝种群和幸存种群的生物数据结合到一起的研究报告于7月6日发表在美国《国家科学院学报》周刊上。研究结果指出了一个关键差别：那些新陈代谢较难适应水温升高、含氧量减少的物种灭绝率最高。

海洋环境变得恶劣是因为大规模火山爆发将大量的二氧化碳和甲烷释放到大气中，导致地球急剧变暖。

研究报告资深作者埃里克·安德烈斯·斯珀林是斯坦福大学多尔可持续发展学院地球与行星科学副教授。研究报告主要作者、曾在斯珀林的实验室攻读博士学位的乔斯·安德烈斯·马克斯说：“通过这项研究，我们本质上想解开这样一个谜题：为什么当你去海滩时，你捡到的是蛤蜊和蜗牛的壳，而不是腕足动物的壳。我们的研究结果表明，在不同的生物种群中，那些更容易受到水温升高和含氧量减少影响的物种灭绝率要高得多。”

新陈代谢包括所有使生物体产生能量并维持生命的化学过程。在以大灭绝结束的古生代，许多海洋动物是移动缓慢的，包括腕足类动物、海百合以及一些珊瑚和海葵等生活在海底的滤食性动物。

后来大量出现的海洋动物通常更加活跃。鱼类、四处活动的蜗牛、海胆和双壳类动物都需要更快的新陈代谢来维持活动，在许多情况下，它们都需要采取捕食的生活方式。

与腕足类动物相比，双壳类动物的能量需求更大，因为它们的体形更大，还有肌肉发达的“足”让它们可以挖洞和爬行。

斯珀林说：“这就是为什么我们喝蛤蜊浓汤而不喝腕足动物浓汤。腕足类动物几乎没有肉。”

在大灭绝之前，腕足类动物的数量远超双壳类动物。而如今只剩下大约400种腕足类动物，双壳类动物估计有1万到1.5万种。

斯珀林将这种巨大的生态变化与6500万年前非鸟类恐龙的灭绝进行了类比，“哺乳动物基本上接管了这个生态位，再也没有把这个生态位让给爬行动物”。

这项研究扩展了美国普林斯顿大学和斯坦福大学2018年的一项研究，后者得出的结论是：海洋变暖和氧气流失可能是大灭绝的原因。但较早前的研究主要依赖于从现代海洋物种(特别是具有重要经济价值的鱼类和甲壳类动物)那里收集的生理数据，这使得人们对实际上受打击最严重动物的认识存在重大空白。

为了填补这一空白，研究小组进行了数年的实地调查，并收集了代表古代和现代海洋生态系统的各种海洋动物。

在野外工作站和斯坦福大学的实验室里，科学家们测量了不同水温下每种生物消耗的氧气量。随着水温升高，新陈代谢活动加快，增加了动物对氧气的需求。

实验表明，与许多现代物种相比，古生代动物能在氧气含量更低的条件下生存。然而，一旦温度升高，它们缓慢的新陈代谢就跟不上了。它们对氧气需求的增长速度比现代海洋动物快得多。

研究人员说，身体结构的差异有助于解释这一结果。更活跃的现代物种在正常条件下需要较多氧气，但它们也拥有在变暖期间应对不断增加的氧气需求所需的肌肉和鳃。

斯珀林说：“变暖和氧气流失是主要的驱动因素。”

其他研究还发现，海洋酸化(二氧化碳导致海水酸性增强)是另一个压力因素，因为这会使贝壳的形成更加困难。斯珀林说，新的发现表明，海洋酸化可能推动了物种灭绝，但远没有变暖和氧气减少那么重要。（编译/杨新鹏）