世界地球日带你看看地球这46亿年都发生了什么

renwen 提交于 周日, 2019/06/09 - 23:50
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科普中国-科普融合创作与传播 2019-04-22

  出品:科普中国 

  制作:关西科健产业研究院 海纳百川  

  监制:中国科学院计算机网络信息中心 

  过年期间,一部流浪地球电影大热,唤起大众对科幻、天文学的兴趣的同时,也让人们把目光聚焦到地球的生态环境问题上。

  世界地球日(Earth Day)即每年的4月22日,是一个专为世界环境保护而设立的节日,旨在提高民众对于现有环境问题的意识,并动员民众参与到环保运动中,通过绿色低碳生活,改善地球的整体环境。地球日由盖洛德·尼尔森和丹尼斯·海斯于1970年发起。现今,地球日的庆祝活动已发展至全球192个国家,每年有超过10亿人参与其中,使其成为世界上最大的民间环保节日。

  说到地球的历史,可能会让人感到困惑又着迷。之所以感到困惑,是因为地球的历史太久远了(46亿年),人类文明与之相比较,只是瞬息之间。但地球在漫长的46亿年里,过得并不乏味,经历了大陆的聚合与分离、生物物种的大爆发与灭绝等一系列重大事件,去探寻这些事件的起因、过程及结果,又是令人着迷甚至回味无穷的。

  在这个纪念地球母亲的日子里,让我们回顾一下这46亿年里,地球上发生的一切吧!

  一、合久必分,分久必合的大陆板块

  给你一张撕碎的报纸,我相信你总能根据报纸边缘的文字、每一个碎片的轮廓把它复原拼接起来。

  当你面对世界地图的时候,你可曾有过一刻的冲动,把无际的蓝色大洋上点缀的一片片陆地拼接成无缝衔接的整体呢?

  在人类史上还真有这么一位,怀着天马行空的想法,乾坤大挪移般地把地图上的各个大陆“撕扯”下来拼接在一起,他就是大名鼎鼎的阿尔弗雷格·魏格纳,大陆漂移说的创始人。

  经过魏格纳及后来的地质学家们一步步的论证研究,最终形成了现在的板块构造理论,即地球表面覆盖着不变形且坚固的板块(岩石圈),这些板块在以每年1厘米到10厘米的速度在移动。

  随着板块的移动和演化,地球上的大陆在历史上分分合合,即联合古陆的旋回。

  随着大陆的不断聚合就出现了超级大陆(联合古陆),在地质历史中曾经出现过5次联合古陆,分别在约2500Ma1、约1900Ma、约1400Ma、约850Ma、约250Ma形成。

  注1:Ma为年代单位,表示100万年

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  世界地球日带你看看地球这46亿年都发生了什么

  岩石圈演化图(356 Ma-未来150 Ma,Scotese, 1997)组图来自:http://www.imdaike.com/article-402-1.html

  250Ma左右形成的联合古陆是距离我们最近的一次,空间分布上,联合古陆呈典型的经向半球形分布,今天我们所看到的海陆分布格局就是在此基础上裂解、漂移形成的。

  大量的地球科学资料表明,与此次古陆形成相伴发生的其他重大历史事件有:陆地面积大量增加、浅海面积急剧减少、气候变冷、海平面下降、缺氧沉积、火山的大爆发、浅海生物大灭绝等等。

  所以说,板块移动是地球上一系列重大事件发生的一个重要因素。

  二、生物集群灭绝事件

  在太阳系、乃至银河系,地球都因其拥有种类繁多的生命体而与众不同。

  在地球漫长的历史中,生命始终存在吗?

  法国科学家里夫通过形象的描述给予了我们答案。

  把地球的46亿年的时间压缩成一天,那么:

  一天的前6个小时,地球上一片死寂;

  在凌晨6点的时候,最低级的藻类才开始在海洋中出现,他们持续了相当漫长的时间;

  直到20时,软体动物才开始在海洋中、湖泊沼泽中开始活动;

  23时30分,恐龙出现,但登场仅仅10分钟便匆匆下台;

  在这一天最后20分钟,哺乳动物才出现,并开始分化;

  23时50分,我们的祖先才缓缓登场;

  最后2分钟里,它们的大脑扩张,成为了人类。在里夫的描绘里,地球如同一个舞台,有人登场,就有人下台。

  科学家把不同时期生物的下台称之为“灭绝”。地史时期,若多门类生物近乎同时灭绝,这种灭绝称之为集群灭绝。其主要特征是:在较短的时间内或在同一时间内主要生物类别或大量生物突然消失,生物分异度和生物量骤然降低。

  据统计,在地球历史上,生物集群灭绝事件有15次之多,重大集群灭绝事件有5次。

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  海生动物主要灭绝事件及分异度变化(据Raup and Seokoski,1982)  (图片来自:http://www.imdaike.com/article-402-1.html)

  (1)第一次大灭绝事件:4.50亿年前至4.40亿年前,约3千米厚的冰层覆盖了非洲北部和中部地球,以及南美洲的部分地区,这导致洋流和大气环流变冷,整个地球进入大冰期,85%的物种灭绝,约27%的科与57%的属灭绝。

  从灭绝数量上看,在五次大灭绝事件中排名第三位。

  (2)第二次大灭绝事件:到3.75亿年前至3.6亿年前,气候再次冰冷,海洋生物再次面临巨创,而陆地生物受到影响较小。约82%的海洋物种灭绝,当时浅海的珊瑚几乎全部灭绝,深海珊瑚也部分灭绝,此次事件在五次大灭绝事件中排名第五位。

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  图片来自:https://new.qq.com/omn/20190408/20190408A0DHJB00

  (3)第三次大灭绝事件:2.51亿年(251Ma),海平面下降,生态系统遭到严重破坏,地球爆发了又一次物种大灭绝,这也是地球历史上最严重的大灭绝事件,总共约57%的科、83%的属,大约96%的海洋生物和70%的陆地生物灭绝。

  此次彻底灭绝的动物包括:三叶虫、海蝎、重要珊瑚类群、陆栖单弓类群动物和许多爬行类群。

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  图片来自:http://www.360doc.com/content/14/0619/09/1930525_387959629.shtml

  (4)第四次大灭绝事件:2.0亿年前,除鱼龙外所有的海生爬行动物灭绝,一半海洋物种消失。陆地所有迷龙和大多数合弓类动物消失。槽齿目动物灭绝了,幸存的植物有针叶类和苏铁。也正是这次灭绝事件,给恐龙提供了广阔的生存空间,使得恐龙成为接下来一段时间地球的霸主。

  这次灭绝事件历史很短,不足一万年的时间,其灭绝原因至今未确定。火山喷发、流星撞击、极寒天气都有可能是凶手。

  (5)第五次大灭绝事件:6500万年(65Ma),地球爆发了第五次大灭绝事件,恐龙灭绝就发生在这一段时间。大气层中微粒遮蔽了阳光,依赖光合作用的植物减少,草食性恐龙受到巨创,肉食恐龙也因缺乏食物而灭亡。颗石藻与软体动物遭受严重打击。杂食性、食虫性、以及食腐动物则幸存下来,如鳄鱼和哺乳动物,河流生物群落也得以保存。…