曾導(dǎo)致生物大滅絕的“兇手”，未來“陰影”重現(xiàn)地球？

圖蟲創(chuàng)意

大家對近年來的氣候變化可能都有切身的感受，如極端天氣現(xiàn)象頻發(fā)，冰川加速融化，生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，一些物種在加速消亡中。而導(dǎo)致這種氣候異常的原因，很多都與海水溫度異常升高有關(guān)。其中，科學(xué)家把現(xiàn)今發(fā)生在太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常稱為‘厄爾尼諾’現(xiàn)象。

那么，到底什么是厄爾尼諾現(xiàn)象，有哪些特征呢？簡單來說，厄爾尼諾是一種氣候現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為赤道太平洋東部和中部海水溫度的異常升高。它是全球氣候系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，對全球氣候有顯著影響。以下是厄爾尼諾現(xiàn)象的主要特征和影響：

1. 海水溫度異常：厄爾尼諾現(xiàn)象的核心特征是赤道太平洋東部和中部海水溫度的顯著升高。這種升高通常是由于東風(fēng)減弱或反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致溫暖的海水從西太平洋流向東太平洋。

2. 大氣環(huán)流變化：海水溫度的升高會(huì)影響大氣環(huán)流模式，尤其是沃克環(huán)流。通常情況下，東太平洋的海水溫度升高會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)的空氣上升，改變?nèi)虻娘L(fēng)和降水模式。

3. 全球氣候影響：厄爾尼諾現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致全球范圍內(nèi)的氣候異常。例如，南美洲西海岸可能會(huì)出現(xiàn)異常的降雨和洪水，而澳大利亞和東南亞可能會(huì)經(jīng)歷干旱。

4. 周期性：厄爾尼諾現(xiàn)象通常每隔2到7年發(fā)生一次，持續(xù)時(shí)間從幾個(gè)月到一年不等。它是厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）的一部分，厄爾尼諾-南方濤動(dòng)還包括拉尼娜現(xiàn)象，也就是海水溫度異常降低。

5. 生態(tài)和經(jīng)濟(jì)影響：厄爾尼諾現(xiàn)象會(huì)對生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生影響，例如漁業(yè)產(chǎn)量下降、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)以及自然災(zāi)害的增加。

厄爾尼諾現(xiàn)象是全球氣候系統(tǒng)中的一個(gè)重要因素，對自然環(huán)境和人類社會(huì)都有深遠(yuǎn)的影響。

如果厄爾尼諾現(xiàn)象進(jìn)一步加劇，氣候異常，就可能會(huì)導(dǎo)致更多的物種加速消亡，形成生物大滅絕事件。有科學(xué)家根據(jù)現(xiàn)今物種的消亡速度，擔(dān)心地球正在進(jìn)入第六次生物大滅絕階段。

如果回頭看地球生命的演化歷史中的前五次生物大滅絕，是不是也可能與類似現(xiàn)今的“厄爾尼諾”現(xiàn)象中赤道附近一定區(qū)域內(nèi)的海溫異常偏高有關(guān)呢？能否找到相關(guān)的地質(zhì)記錄呢？

根據(jù)地層中的化石記錄，已經(jīng)確認(rèn)的5次生物大滅絕分別是：

1.奧陶紀(jì)-志留紀(jì)滅絕事件，約4.45億年前，主要影響了海洋生物。

2.泥盆紀(jì)晚期滅絕事件，約3.7億年前，特點(diǎn)是多階段滅絕，也主要影響海洋生物。

3.二疊紀(jì)-三疊紀(jì)滅絕事件，約2.52億年前。是地球歷史上最嚴(yán)重的一次滅絕事件，約96%的海洋物種和70%的陸地生物滅絕。

4.三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)滅絕事件，約2億年前。主要影響陸地和海洋的生物。

5.白堊紀(jì)-第三紀(jì)滅絕事件，約6600萬年前。導(dǎo)致除了鳥類恐龍的大滅絕，為大眾所熟知。

上述事件中的二疊紀(jì)末的滅絕事件尤為重要，它不僅因其規(guī)模巨大而著稱，還因?yàn)槠渲猩婕暗綇?fù)雜的海陸交互作用、全球變暖、海洋缺氧、赤道附近局部海溫偏高等多種因素。

一般認(rèn)為這次事件是由多重災(zāi)變驅(qū)動(dòng)的，包括火山活動(dòng)（如西伯利亞熔巖噴發(fā)）、溫室氣體引起的氣候變暖，以及相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)崩潰。

但是這幾個(gè)因素中，哪一個(gè)是主導(dǎo)因素，科學(xué)界一直存在不同的看法。最近，中國科學(xué)家在《科學(xué)》（Science）上發(fā)表一篇題為《超級厄爾尼諾啟動(dòng)二疊紀(jì)末生物大滅絕》的論文。當(dāng)然，這里所說的“厄爾尼諾”是和現(xiàn)今太平洋沒有關(guān)系的，而是泛指赤道附近某區(qū)域的海溫異常偏高導(dǎo)致氣候異常的現(xiàn)象。

這個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)結(jié)合沉積地球化學(xué)代用指標(biāo)和復(fù)雜地球系統(tǒng)科學(xué)模式模擬，從海洋與大氣耦合的角度解析了二疊紀(jì)末大滅絕的啟動(dòng)和發(fā)展機(jī)制。而且這個(gè)2.5年前的“超級厄爾尼諾”還與火山噴發(fā)有關(guān)。

我們知道，大規(guī)?；鹕交顒?dòng)可以釋放大量的溫室氣體，如二氧化碳和硫化物，從而導(dǎo)致全球氣候變暖或短期的氣候冷卻。這種氣候變化可能會(huì)影響全球氣候模式，包括厄爾尼諾現(xiàn)象的頻率和強(qiáng)度。

這篇論文使用地層中牙形石，一種已經(jīng)滅絕的海洋生物的氧同位素古溫度計(jì)，重建了古特提斯洋的東西緯向海溫差，并利用復(fù)雜地球系統(tǒng)科學(xué)模式進(jìn)行模擬和與沉積學(xué)證據(jù)互為驗(yàn)證，建立了一個(gè)二疊紀(jì)末海洋—大氣耦合過程的新模型。

結(jié)果說明，在二疊紀(jì)末的盤古地球，隨著大氣中二氧化碳濃度的增加，赤道附近一定區(qū)域內(nèi)海洋溫度似乎變得越來越高。在2.5億年前的二疊紀(jì)與三疊紀(jì)之交，隨著大氣二氧化碳上升不斷增強(qiáng)，赤道附近一定區(qū)域內(nèi)海溫的異常偏高進(jìn)而引起赤道附近大氣壓的反相振動(dòng)，出現(xiàn)氣候異常，首先導(dǎo)致陸地生物的滅絕，其后是海洋生物的滅絕，二者相隔約1到7萬年。

未來氣候變暖是否會(huì)形成持續(xù)增強(qiáng)厄爾尼諾—南方濤動(dòng)的強(qiáng)度和時(shí)間，目前尚存激烈的爭論，但厄爾尼諾經(jīng)常導(dǎo)致森林退化、珊瑚白化以及鳥類和魚類大量死亡，已經(jīng)是個(gè)重大的現(xiàn)實(shí)問題。

本文通過以古示今，揭示了短尺度的氣候變化在氣候變暖的大背景下的環(huán)境效應(yīng)被低估了，這為人類重新思考應(yīng)對更加多變的現(xiàn)代氣候變化提供了參考。

本文為科普中國·創(chuàng)作培育計(jì)劃扶持作品

作者：肖龍 中國地質(zhì)大學(xué) 教授

審核：戴云偉 中國氣象局 高級工程師

出品：中國科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司