| 查看: 309 | 回复: 0 | |||
| 当前主题已经存档。 | |||
lovesj荣誉版主 (著名写手)
|
[交流]
生物大灭绝与臭氧层变薄
|
||
|
2.52 亿年前的二叠纪生物大灭绝导致了90%的海洋生物消失，陆地上的生物也有70%以上毁灭。陆地上原本繁盛的两生类，爬行类和昆虫等几乎消失得一干二净，海洋中无脊椎动物和珊瑚等生物更是损失惨重，比如人们所熟知的三叶虫就全部毁灭，没有一种留到中生代。而且，即使在白垩纪（约1.5 亿年前）末期恐龙灭绝，其毁灭规模也只有二叠纪末期生物大灭绝的1/3。 大爆炸与火山爆发 对于二叠纪生物大灭绝，研究人员提出了种种原因和假说来解释。其中较为重要的有两种。一是大爆炸理论，即认为是小行星（至少是20立方公里）撞击地球产生大爆炸而致。另一是火山爆发导致生物大灭绝。 但是，行星撞击说很快遭到否定。奥地利维也纳大学的克里斯蒂•克布尔等人在奥地利南部阿尔卑斯山地区和意大利西部的多罗米特两地采集岩石标本进行研究，并将结果发表在2004 年12月的《地质学》杂志上。他们认为，外行星不可能导致地球生物灭绝。因为，小行星和彗星的化学成分与地球有着不同之处，如果它们曾经与地球发生冲撞，岩石中一定会留下它们的痕迹。比如，铱大量存在于小行星、彗星和其他地外星体中。但是，克布尔等人采集到的岩石标本中铱元素与恐龙灭绝时期的岩石样品相比非常少，而且也没有发现与小行星撞击密切相关的同位素氦-3 和锇-187。 于是人们转而相信是地球本身的原因导致了二叠纪物种大灭绝，就是火山大爆发。20 世纪70年代，美国地质学家贾逊•莫根（jason morgan）等人在西伯利亚西部很大范围的土地上发现了火山爆发的标志──玄武岩，后者的覆盖有数千米厚，其范围从西伯利亚的北向南延伸上千公里，面积达约200万平方公里，比整个欧洲都要大。这些火山爆发被视为是持续的，从二叠纪到后来的白垩纪。由此，研究人员推论是火山大爆发的一系列反应和事件导致了生物大灭绝，而这个过程持续了约10000年。原因是火山爆发所释放的大量有毒气体会造成生物灭绝。而且时间一长，二氧化碳类气体使气候发生大变化，温度上升，造成全球性的灾难后果。开始是西伯利亚的火山大爆发，大量的火山灰和温室气体使地球的温度逐渐升高，导致一些物种的死亡。然后，陆生物种也开始因为温度升高而消亡。过了一段时间后，大量的生物尸体腐败产生的甲烷把地球温度提升了5摄氏度，然后开始大量放出碳12，这种温室气体又加剧了地球的温室效应，使地球的温度又再提高了5 摄氏度。地球上这升高的10 摄氏度及后来可能发生的冰期，导致了后期海洋生物的大灭绝。70%的陆生生物和95%的海洋生物就此被消灭。臭氧缺失才是原因尽管火山爆发可以在一定程度上解释二叠纪生物大灭绝，但这也是一种推论，需要更多的科学研究的结果来证实，并且有很多细节需要充实。 于是，一些新的理论和研究就来补充论据，以证明火山爆发诱发了生物大灭绝。在英国最近一期《自然》杂志上就有研究人员认为是火山爆发导致了臭氧空洞的形成，从而造成臭氧层变薄，于是太阳辐射造成了生物大灭绝。说到臭氧要区分两个概念。 臭氧是氧的同素异性体，低空中臭氧是一种污染物，如果浓度过高会影响各类植物的生长，而且威胁人类的健康，导致呼吸道、心血管疾病，并有生命危险。但位于距地面25公里左右的臭氧层却是地球的保护神，因为这里的臭氧层能够吸收99% 以上的太阳紫外线，以免除阳光紫外线对地球生物的伤害和杀灭。英国谢菲尔德大学的查尔斯•威尔曼（Charles Wellman）等人认为，首先是火山大爆发喷出了大量的烟尘、硫化物和卤化物，后者破坏了大气的化学成分并且可能在臭氧层撕开了一个大洞。由此造成保护层的缺失，才有了生物大灭绝。 英国研究人员的结论来自对植物孢子的研究。植物孢子中含有一种自然的屏蔽阳光的化学物质，叫做副香豆酸（p a r a -coumaric acid），它的作用是保护孢子的DNA免受紫外线B （UVB）的伤害。臭氧层通常阻断地UV-B的辐射，但如果臭氧层变薄而且UV-B 水平升高，植物就会投放更多的副香豆酸到孢子壁上作为防护物质。因此，研究人员认为，测量化石孢子中的副香豆酸含量就可以确认2.52 亿年前的二叠纪生物大灭绝是否与臭氧缺失有关。 于是他们选择了石松属泥炭藓（Lycopodium magellanicum）作为观察对象。这些植物孢子取自大西洋南部的南乔治亚岛，这个地方每年天空都看得到一个较大的臭氧洞，说明有臭氧缺失。结果发现，现在的孢子中所含的保护性化学物质副香豆酸的含量是40年前的孢子中的三倍。据此，研究人员认为这反映出该岛上空的臭氧水平已经比4 0 年前减少了14%。而来自赤道的没有臭氧空洞地方的孢子则没有表现出副香豆酸水平的变化。由此，研究人员认为，2.52 亿年前的二叠纪生物大灭绝是由于臭氧层出现了大洞，导致保护性臭氧减少而造成的。还需要新的证据 虽然英国研究人员的研究能通过现有的植物孢子中的化学物质证明地球上空的臭氧空洞和臭氧层变薄，但是能否也能通过一二亿年前的化石孢子中的副香豆酸的含量来显示臭氧空洞的形成或臭氧层的变薄呢？如今，他们正在这么做。 植物花粉孢子中有非常出色的化石记录，尽管副香豆酸会随时间的流逝而被破坏，但它们会在孢子化石中留下化学印记，不会被高温毁掉。植物孢子的一个特点是耐高温，比如，枯草芽孢杆菌孢子需要在摄氏100度中煮沸两小时才能被基本杀灭。 即使有太阳的灼烤，也会看到在二叠纪时期留下的大量增加的副香豆酸色素。随着臭氧层漏洞增大，臭氧层变薄，更多的紫外辐射会袭击植物，迫使它们涂上厚厚的副香豆酸以防太阳辐射。而要在西伯利亚发现远古时期是否有臭氧空洞或臭氧层的变薄，就要采取当地约二亿年前的植物孢子化石，以测量其中的副香豆酸。如果副香豆酸含量高，则可说明当时当地的臭氧层有了空洞，或臭氧层变薄了。幸运的是，谢菲尔德大学的研究队伍已经在全球采集到了与生物大灭绝同一时期的孢子化石。通过检测孢子中的副香豆酸，最终可能揭开生物大灭绝的秘密，即臭氧层有了空洞而变薄。 如果二叠纪生物大灭绝确实与臭氧层破坏有关，剩下的另一个问题就是，今天我们如何保护臭氧层，不要因为人为的因素造成臭氧层的变薄或形成空洞，再次造成地球上的生物大灭绝，包括人类。 对待臭氧的两种态度 大气中的臭氧含量仅为一亿分之一。如果浓度过高，则可以刺激和破坏呼吸道黏膜和组织，对眼睛有轻度刺激性。实验表明，臭氧引起人的嗅阈值为0.02mg ／m3，而0.2-0.94mg ／m3时对鼻和喉头黏膜有刺激作用，0.6-1.0mg ／ m3时对眼睛有刺激，1.0mg ／ m3 引起肺活量减少，1.88-18.8mg/m3时可出现咳嗽、胸痛、呕吐等症状，20mg ／ m3 时引起肺气肿。所以，在人们的日常生活中应减少臭氧的排放，比如使用清洁能源，少用化石能源，如汽油。 但在离地面20－30公里的平流层中，臭氧的含量提高了一千倍，占这一高度的空气总量的十万分之一，被称为地球上空的臭氧层。臭氧层的臭氧含量虽然仍极其微量，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，几乎可以完全吸收掉太阳光紫外线中对生物有害的部分UV-B，因此，需要保护这个臭氧层。 |
回复此楼» 猜你喜欢
筑牢营养安全线：以精准检测，护健康基石
已经有0人回复
-
推荐一些20种氨基酸检测的实际应用案例
已经有0人回复
-
化学工程及工业化学论文润色/翻译怎么收费?
已经有201人回复
-
不合理蛙科研实验中的趣事：实验器材的 “乌龙”
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验中的趣事：和实验材料的 “斗智斗勇”
已经有0人回复
-
蛋白质检测：精准分析，解锁生物分子的密码
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验之小鼠实验：严谨设计，解析生命机制的重要载体
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验之重金属检测：精准筛查，守护健康与环境的防线
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验之“蛙测重金属我背锅三千”
已经有0人回复
-
不合理蛙科研实验之“鼠逃三次我发三篇SCI”
已经有0人回复