没有。 41 东北山区留下的“史上最大规模灭绝”痕迹……过去是否有“下一次灭绝”的迹象？地质研究人员的热情令人惊叹！

没有。 41 东北山区留下的“史上最大规模灭绝”痕迹……过去是否有“下一次灭绝”的迹象？地质研究人员的热情令人惊叹！

被留在东北山区“历史上最大规模的物种灭绝”遗迹……过去是否有“下一次灭绝”的迹象？地质研究人员的热情令人惊叹！

这是一个实验室参观合作系列，讲谈社 Bluebacks 编辑部将参观 AIST 的研究地点，并报告那里有什么样的研究人员以及那里正在做什么。
此时此刻正在诞生什么样的科学？在论文和书籍中发表的研究成果的幕后发生了什么？我们将关注参与研究的每个人。 （*与讲谈社Bluebacks网站同时发布。）

发布于 2023 年 3 月 30 日
Bluebacks 编辑部 Takao Nakakawa 的采访和文字

地球诞生以来已经过去了四十六亿年。据说生命起源于大约38亿年前。此后，发生了多次生物大灭绝，但据说地球历史上最大规模的生物大灭绝发生在大约25亿年前。

到底是什么导致了生物的大规模灭绝？首先，我们应该研究什么来了解当时的生物？

似乎有一位地质学家不断地穿越东北的山脉，以解开生物历史的伟大谜团。如果您是地质学家，为什么要研究生物？为什么东北有山？

好奇的探索者是米乐m6官方网站地质调查中心 地质信息研究部我拜访了地层结构和地质研究组的武藤俊。

通过观察“吸积体”，您可以了解两亿多年前发生的事情

先生武藤，您是迄今为止探险队访问过的研究人员中最年轻的。

“我加入 AIST 已有四年了。在此之前，我在东京大学研究生院学习吸积棱柱，这种棱柱形成于日本侏罗纪时期。吸积棱柱是当大洋板块水平移动并俯冲到大陆板块下方时，从大洋板块刮落并粘在大陆板块边缘的沉积物碎片。”

日本列岛下方挤满了许多板块。太平洋板块是大洋板块，正以每年约8厘米的速度水平移动穿过太平洋，与大陆板块、北美板块和欧亚板块碰撞，绕日本海沟俯冲。这也是引发大地震的原因，例如2011年太平洋沿岸的东北地震，在大陆上留下了碎片，就像用飞机刮过一样。这是一个附属物。

“由于增生棱柱，深海沉积岩留在了日本列岛的边缘。侏罗纪增生棱柱构成了日本列岛基础的很大一部分，从北海道南部到南部的琉球岛。我们一直在进行研究，以发现沉积在太平洋深海中的古老地层中的生物遗骸。 2亿年前，了解当时的生物和全球环境。”

吸积体比我预期的要厚。不到1公里，包括接近陆地时沉积的泥土和沙子。据说仅燧石等深海沉积层就有200米长。我以为真的有那么厚，但武藤先生说他觉得实际上更薄。显然，考虑到它需要 2 亿年的积累，它还很薄。日本的增生复合体包括 252 亿年前历史上最大规模灭绝事件时代的地层。

例如，早三叠纪时期（约2519亿年前至约2472亿年前）的深海地层可以在岩手县的北上山脉、爱知县和岐阜县之间的县界以及大分县津久见周围的增生杂岩中找到。

早三叠世增生物质是指早三叠世时期添加到大陆上的地层，但我们这里讨论的是早三叠世时期沉积在远离陆地的深海中，通过板块运动被输送到靠近陆地的地方，并在侏罗纪时期添加的增生物质。''

太平洋的南半球？你是从那么远的地方来的吗？

“至少从赤道周围的南大洋开始，它已经随着海洋板块的运动而生长了 2 亿多年。但是，无法估计岩手县北上山脉的吸积棱镜所在的位置。因此，作为 AIST 工作的一部分，我们目前正在研究吸积棱镜，同时绘制该地区的地质图。”

日本列岛有昔日“超级海洋panthalassa”的痕迹

2亿年前，日本列岛还不存在。

“当时欧亚大陆还依附在东部边缘。不过，当时地球上只有一块大陆，叫做‘盘古大陆’。欧亚大陆、北美洲、南美洲、非洲、非洲和南极洲连成一片‘超级大陆’。当时的太平洋比现在宽广得多，被称为‘泛大陆’。因此，研究这一时期的增生杂岩就意味着研究 Panthalassa 的深海沉积物。”

嗯您听说过盘古大陆吗？它肯定是一个存在于3亿至2亿年前的“超级大陆”。这导致了大陆的分裂和今天五大洲的形成。盘古大陆是以提出板块构造论的韦格纳命名的。只有一个大陆和环绕它的“超级海洋”Panthalassa。生活在如此巨大规模的深海生物的残余物仍然留在这个小小的日本群岛上。

“在日本发现了位于遥远海底的地层。这证明地层是受板块运动搬运的。最近，电视节目《Buratamori》中经常听到“燧石”这个词。燧石是由海底积累的浮游生物等微生物残骸形成的岩石。如果在山里发现它，就意味着它曾经是深海。

据说当时潘萨拉萨海覆盖了地球的 60%。那么，海洋中的信息保存在哪里呢？由于板块运动，大部分地质地层已经俯冲到地球内部，因此没有剩余信息。我们能获得的唯一信息就是被吸积压碎后仍处于混乱状态的东西。”

“牙形刺”是一种虽小但“高效的化石”

那么，从增生体中出现的生物化石是地球历史的宝贵记录。我们如何从山脉中发现的增生岩估算年龄？

“估算年龄的方法有多种。例如，最流行的方法之一是“放射性碳同位素比”，但它只能用于大约 5 万年前的事物。当涉及到数千万年或数十亿年时，会使用不同的同位素比率。然而，能够根据同位素比来量化年龄的材料数量有限，并且大多数情况下是根据当时生活的生物化石来估计的。

三叶虫、菊石、放射虫等都很有名，是所谓的索引化石。然而，根据时代和地层的不同，它们的使用方式也有所不同，对于我正在研究的25亿年前的大灭绝时期，我使用的是深海地层中被称为“牙形刺”的类似鱼类的生物化石。”

牙形刺是一种类似七鳃鳗的生物，据说从寒武纪（大约 542 亿年前到大约 4883 亿年前）到三叠纪时期广泛存在于非极地海洋中。它看起来大约有10厘米长。当三叶虫和放射虫等许多其他生物体灭绝时，它们幸存下来并留下了印记。换句话说，它们在据说是历史上最大规模的物种灭绝中幸存下来。

“它们之所以可以作为索引化石，是因为它们的形状会根据它们生活的时期而改变。这就是为什么可以从化石中确定它们的年龄。”

先生武藤说着，从盒子里取出各种石头给我看。灰色的石头内部有一个直径约5毫米的白色圆圈痕迹。据说圆圈内的黑点就是牙形刺。然而，即使仔细观察，它也只是一个点。山里经常能找到这么小的东西，对吧？

“一旦习惯了，你就可以用 20 倍放大镜来区分它们。当你从山上带回一些东西时，你会仔细检查它。就像鲨鱼化石通常有牙齿一样，动物身体上往往以化石形式保留的部分是硬骨。对于牙形刺来说，唯一保留为化石的部分是嘴后部的牙齿状元素，这就是我们正在看。”

无论如何，牙形刺在96%的生物灭绝事件中幸存下来。

“96%是物种数量，所以有可能还剩下更多的个体。一些牙形刺物种已经灭绝，而另一些则幸存下来。即使在地球上，各地的环境变化也各不相同，所以幸存的牙形刺仍然以化石的形式存在。”

大规模灭绝的“真正原因”已被揭示

高等生命形式出现在地球上已经有五亿多年了。听说那段时间，它们经历了五次大灭绝期。可能是什么原因？

“二叠纪末期（约25亿年前），发生最大规模的灭绝事件时，地球上出现了大量的火山活动。活跃的岩浆活动产生了大量被称为溢流玄武岩的熔岩，但不幸的是它来自西伯利亚。西伯利亚的地质构造富含有机质，比如古代植物体堆积形成的煤层，当它们被熔岩燃烧时，会释放出大量二氧化碳。这被认为造成了严重的变暖，导致海洋缺氧和全球变暖。”

翁通爪哇高原位于类似的溢流玄武岩隆起的地方。翁通爪哇高原是位于太平洋所罗门群岛北部的一个巨大的水下高原，据说是由大约 12 亿年前的火山活动形成的。虽然这段时间仍然有二氧化碳排放，但已经不像25亿年前的西伯利亚那么严重了。

虽然火山活动和大量二氧化碳引起的全球变暖被认为是大规模灭绝的原因，但研究人员认为，二叠纪末期是最大规模的灭绝事件可能还有其他原因。

“过去十年的研究已经开始表明，即使在灭绝后的恢复期，也可能存在环境变化阻碍了它。”

原因被认为是全球变暖。

“二叠纪末期的灭绝之后，全球变暖达到了顶峰，据说当时的地球实际上比二叠纪末期还要热。赤道周围的海水温度超过了40摄氏度。不过，我认为在较冷的极地地区，影响可能更大。生物对从5摄氏度上升到15摄氏度的反应比从30摄氏度上升要好。至 40 摄氏度。”

人类也会灭绝吗

当我听到全球变暖这个词时，我突然想到了现代环境问题。那么，当前的气候变化与过去导致生物大规模灭绝的气候变化是一样的吗？

“我们所说的全球变暖是以100年为单位发生的。将其与地球历史上以数百万年或数千万年为单位的大规模灭绝直接联系起来可能太短视了。如果当前的全球变暖持续1000年或10,000年，可能会导致第六次大规模灭绝。”

过去100年由于人类经济活动导致气温上升的故事不能与5亿年的生命史并行讨论，这当然是可以理解的。在过去的五亿年里，地球上的大陆曾经分离、聚集形成盘古大陆，然后又分离。 “疏远”这个词很容易形容，因为它是由更遥远的时间累积而成的。

“灭绝”对生物意味着什么？

先生武藤还给我们讲了这个关于生物“灭绝”意义的有趣故事。

“在所有灭绝事件中，生物都恢复了。正是因为复苏，我们才有了今天。如果从另一个角度来看，大规模灭绝不仅使现存物种的数量急剧减少，而且还彻底改变了生态系统。负责生态系统的参与者发生了变化。一个明显的例子是由于陨石撞击引起的环境变化导致恐龙灭绝。相反，包括人类祖先在内的哺乳动物占据了舞台的中心。”

每次大规模灭绝之后，物种数量都会恢复正常。可以说是进化了。人类现在可能位居榜首，但我们最终将经历下一个大规模灭绝的时代。人类能否像牙形刺一样生存两亿多年？我们现在所处的时代，地质学家也面临着环境变化如何影响生物的问题。

先生武藤目前正在回到数千万或数亿年前，穿过增生体的山脉，寻找微小的牙形刺化石。通过绘制岩手县地质图，我们正在面对地球生物生存的时代。

“也许过去100年的变化对于地球历史而言微不足道。但是，我们不知道是否可以避免像过去发生过的大规模灭绝。我认为研究是否发生过这样的事情是有意义的。有些事情我们无法理解，除非我们不仅研究灭绝时期，而且还研究正常状态。

地质调查中心
地质信息研究部
地层结构地质研究组
研究员

武藤舜武藤舜

我的专业是使用牙形刺化石对侏罗纪增生杂岩中的远洋沉积岩进行地层重建。我特别关注中上层深海沉积岩的地层学及其中记录的古环境信息，研究大约252亿年前发生的环境变化，当时发生了历史上最大规模的物种灭绝事件。

在日本地质调查所，我们主要参与东北地区侏罗纪增生杂岩分布区的地质图绘制。根据深海沉积岩的记录和增生体形成过程的详细信息，我们希望揭开远古时代，即约3亿至约2亿年前的海洋是什么样子。