臭氧层侵蚀引起的物质灭绝事件

来自东格陵兰的正常和畸形的孢子。

南安普敦大学的研究人员表明，3.6亿年前的灭绝事件造成了地球上大部分植物和淡水水生生物的死亡，其原因是臭氧层的短暂破坏使臭氧层无法保护地球免受破坏性紫外线（UV）辐射的影响。 。这是一种新发现的灭绝机制，对当今的世界变暖具有深远的影响。

在过去的地质学中，有许多生物大灭绝。只有一个是由一颗撞击地球的小行星造成的，这是6600万年前的恐龙灭绝。其他三个，包括2.52亿年前的二叠纪大灭绝，是由巨大的大陆尺度火山喷发造成的，这些火山喷发破坏了地球的大气和海洋的稳定性。

现在，科学家发现证据表明，在泥盆纪地质时期（3.59亿年前）结束时，高水平的紫外线辐射使森林生态系统崩溃，并杀死了许多鱼类和四足动物（我们的四足祖先）。这种破坏性的紫外线辐射爆发是地球气候周期之一的一部分，而不是由巨大的火山喷发引起的。

随着强烈的冰河时期之后气候迅速变暖，臭氧层崩溃发生了，研究人员认为当今的地球可以达到可比的温度，可能引发类似的事件。他们的发现发表在《科学进展》杂志上。

直升机离开小组在东格陵兰的Rebild Bakker。

该团队在远东格陵兰岛的极地地区探险期间收集了岩石样本，该地区曾经在欧洲和北美组成的老红砂岩大陆干旱的内部形成了一个巨大的古老湖床。这个湖位于地球的南半球，其性质与撒哈拉大沙漠边缘的现代乍得湖相似。

其他岩石是从玻利维亚的喀喀湖上方的安第斯山脉中收集的。这些南美样本来自冈瓦纳南部大陆，该大陆更靠近泥盆纪南极。他们掌握了在泥盆纪冰盖融化边缘发生的事情的线索，从而可以比较靠近极点和靠近赤道的灭绝事件。

约翰·马歇尔教授（左）在斯匹次卑尔根州取样。

回到实验室后，岩石溶解在氢氟酸中，释放出已保存了数亿年的微观植物孢子（如花粉，但来自没有种子或花朵的蕨类植物）。通过显微镜检查，科学家们发现许多孢子在其表面上都形成了奇异的刺，这是对紫外线辐射的反应，破坏了它们的DNA。而且，许多孢子壁上都有深色的色素，由于紫外线含量的增加和破坏性，被认为是一种保护性的“棕褐色”。

科学家得出的结论是，在全球迅速变暖的时期，臭氧层短时间崩溃，使地球上的生命受到有害水平的紫外线辐射的影响，并在泥盆纪-石炭纪界引发了陆地和浅水层的大规模灭绝事件。 。

冰盖融化之后，气候变得非常温暖，各大洲上方的热量增加，促使更多自然产生的臭氧破坏了化学物质，使它们进入了高层大气。这使高水平的UV-B辐射持续了数千年。

在东格陵兰的Stensio Bjerg峰顶的1200m处扎营。

美国南安普敦大学海洋与地球科学学院首席研究员约翰·马歇尔教授（John Marshall）是国家地理探险家，他评论道：“在这个古老的时期，我们的臭氧层防护罩消失了很短的时间，这与地球短暂而迅速的变暖相吻合。我们的臭氧层自然处于不断变化的状态-不断地被创造和丢失-我们已经证明这也是过去发生的，没有像大陆尺度的火山爆发那样的催化剂。”

在灭绝过程中，植物选择性地存活下来，但是随着森林生态系统的崩溃而受到极大破坏。占主导地位的装甲鱼灭绝了。幸存下来的鲨鱼和白骨鱼至今仍是我们生态系统中的主要鱼类。

这些灭绝是我们祖先四足动物进化的关键时刻。这些早期的四足动物是进化成有肢而不是鳍的鱼，但仍主要生活在水中。他们的四肢拥有许多手指和脚趾。由于灭绝后的幸存者是陆地动物，并且手指和脚趾的数量减少到五个，因此灭绝重置了它们的进化方向。

东格陵兰的露营地。

马歇尔教授说，他的团队的发现对当今地球上的生命具有惊人的影响：“目前的估计表明，我们将达到与3.6亿年前相似的全球温度，并可能再次发生类似的臭氧层崩溃，使地表和浅海生物暴露于致命的辐射之下。这将使我们从当前的气候变化状态转变为气候紧急状态。”

东格陵兰岛的偏远地区很难到达，因为涉及轻型飞机的旅行能够直接降落在苔原上。在广阔领域内的运输是通过配备舷外马达的充气船进行的，所有这些都必须安装在小型飞机上。

所有现场物流活动都是由CASP组织的，CASP是一家独立的慈善信托基金会，总部位于剑桥，专门从事远程地质野外工作。CASP董事总经理Mike Curtis说：“我们有协助约翰·马歇尔（John Marshall）等研究地质学家和他的同事进入偏远地区的历史，我们特别高兴的是，他们的研究已被证明具有如此潜在的深远影响。”

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参考：John E. A. Marshall，Jon Lakin，Ian Troth和Sarah M. Wallace-Johnson的“ UV-B辐射是泥盆纪-石炭纪界陆地灭绝机制”，2020年5月27日，科学进展。DOI：
10.1126 / sciadv.aba0768

这项研究的部分经费来自国家地理学会的资助。

这项研究是与剑桥大学塞奇威克地球科学博物馆合作进行的。