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20 億年前氧產量突大幅減少 或為地球史上第一次生物大滅絕事件

2019/9/4 — 17:14

地球已知曾經出現過五次大規模物種滅絕事件,例如 6,600 萬年前的恐龍滅絕就令地球 90% 生物消失;近代人類活動造成的破壞也造成生態危機,不少學者更指人類已造成第六次大滅絕。

最新刊於《美國國家科學院院刊 (PNAS) 》的地質研究指,在這六次大滅絕前可能還有一次發生於約 20 億年前的滅絕事件,雖然當時當有單細胞生物,但其影響很有可能是地球史上最為嚴重的一次。

該研究由史丹福地質學家 Malcolm Hodgskiss 領導,形容發現是「盛宴 (feast) 」變成「飢荒 (famine) 」的故事,並指由於遠古時代仍未有複雜生命體出現,過去無太多化石記錄,因此到現在才可窺探當時經歷的地球變化。

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24 億年前,地球大氣含氧量極少,大部分都與礦物質結合,或存在於水中。然後,水生的藍菌 (cyanobacteria) 出現,這些類似藻類的細菌具有光合作用的能力,可將陽光轉化成能量,並會呼出氧氣至大氣中,觸發大氧化事件 (The Great Oxygen Event, GOE) 。 GOE 是個盛宴時代,生命蓬勃發展、變得多元化,繼續演化,但突然某種原因,幾乎所有生命都突然死亡。

團隊遠赴仍有非常原始地與的加拿大貝亞北極地區爾徹群島 (Belcher Islands) 取得重晶石 (Barite) 樣本,量度當中的氧、硫與鋇的同位素比例,從而了解地球大氣含氧量的變化。團隊發現,在 GOE 完結後不久的 20.5 億年已出現負氧同位素,這些同位素需要細菌初級生產量大由快速減少才會出現,團隊估計跌幅由超過 5 倍至 200 倍不等。

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團隊又指,這種巨大跌幅有機會由地球缺乏如磷這些對藍菌重要的養份所觸發,並令隨後 10 億年的地球初級生產量遠比現代穩定地低。

研究結果亦支持「氧過量」理論的說法,該理論認為當海中能釋放氧氣的微生物數量達到臨界峰值,環境營養供應無法再維持其生命,大氣氧含量就會減少,換言之營養多寡與大氣氧含量有密切關係。

如果團隊的估算正確,當年微生物大量消失是是地球史上最嚴重的滅絕事件,遠超 2.5 億年前稱為「大死亡」或「大規模滅絕之母」的二疊紀—三疊紀滅絕事件 (Permian–Triassic extinction event) 。該次事件造成 70% 的陸上有脊椎動物,以及高達 96% 海洋生物,這亦是唯一一次滅絕事件造成昆蟲物種大規模死亡。

來源:
Science Alert, New Evidence Points to a Catastrophic Die-Off of Life on Earth 2 Billion Years Ago, 4 September 2019

報告:
Hodgskiss, M.S.W., Crockford, P.W., Peng, Y.B. & et al. (2019). A productivity collapse to end Earth’s Great Oxidation. PNAS Aug 2019, 116 (35) 17207-17212; DOI:10.1073/pnas.1900325116

文/Alan Chiu 、審核/

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