曾导致生物大灭绝的“凶手”，未来“阴影”重现地球？

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大家对近年来的气候变化可能都有切身的感受，如极端天气现象频发，冰川加速融化，生态环境发生变化，一些物种在加速消亡中。而导致这种气候异常的原因，很多都与海水温度异常升高有关。其中，科学家把现今发生在太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常称为‘厄尔尼诺’现象。

那么，到底什么是厄尔尼诺现象，有哪些特征呢？简单来说，厄尔尼诺是一种气候现象，主要表现为赤道太平洋东部和中部海水温度的异常升高。它是全球气候系统中的一个重要组成部分，对全球气候有显著影响。以下是厄尔尼诺现象的主要特征和影响：

1. 海水温度异常：厄尔尼诺现象的核心特征是赤道太平洋东部和中部海水温度的显著升高。这种升高通常是由于东风减弱或反转，导致温暖的海水从西太平洋流向东太平洋。

2. 大气环流变化：海水温度的升高会影响大气环流模式，尤其是沃克环流。通常情况下，东太平洋的海水温度升高会导致该地区的空气上升，改变全球的风和降水模式。

3. 全球气候影响：厄尔尼诺现象会导致全球范围内的气候异常。例如，南美洲西海岸可能会出现异常的降雨和洪水，而澳大利亚和东南亚可能会经历干旱。

4. 周期性：厄尔尼诺现象通常每隔2到7年发生一次，持续时间从几个月到一年不等。它是厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的一部分，厄尔尼诺-南方涛动还包括拉尼娜现象，也就是海水温度异常降低。

5. 生态和经济影响：厄尔尼诺现象会对生态系统和经济活动产生影响，例如渔业产量下降、农业减产以及自然灾害的增加。

厄尔尼诺现象是全球气候系统中的一个重要因素，对自然环境和人类社会都有深远的影响。

如果厄尔尼诺现象进一步加剧，气候异常，就可能会导致更多的物种加速消亡，形成生物大灭绝事件。有科学家根据现今物种的消亡速度，担心地球正在进入第六次生物大灭绝阶段。

如果回头看地球生命的演化历史中的前五次生物大灭绝，是不是也可能与类似现今的“厄尔尼诺”现象中赤道附近一定区域内的海温异常偏高有关呢？能否找到相关的地质记录呢？

根据地层中的化石记录，已经确认的5次生物大灭绝分别是：

1.奥陶纪-志留纪灭绝事件，约4.45亿年前，主要影响了海洋生物。

2.泥盆纪晚期灭绝事件，约3.7亿年前，特点是多阶段灭绝，也主要影响海洋生物。

3.二叠纪-三叠纪灭绝事件，约2.52亿年前。是地球历史上最严重的一次灭绝事件，约96%的海洋物种和70%的陆地生物灭绝。

4.三叠纪-侏罗纪灭绝事件，约2亿年前。主要影响陆地和海洋的生物。

5.白垩纪-第三纪灭绝事件，约6600万年前。导致除了鸟类恐龙的大灭绝，为大众所熟知。

上述事件中的二叠纪末的灭绝事件尤为重要，它不仅因其规模巨大而著称，还因为其中涉及到复杂的海陆交互作用、全球变暖、海洋缺氧、赤道附近局部海温偏高等多种因素。

一般认为这次事件是由多重灾变驱动的，包括火山活动（如西伯利亚熔岩喷发）、温室气体引起的气候变暖，以及相关的生态系统崩溃。

但是这几个因素中，哪一个是主导因素，科学界一直存在不同的看法。最近，中国科学家在《科学》（Science）上发表一篇题为《超级厄尔尼诺启动二叠纪末生物大灭绝》的论文。当然，这里所说的“厄尔尼诺”是和现今太平洋没有关系的，而是泛指赤道附近某区域的海温异常偏高导致气候异常的现象。

这个科学家团队结合沉积地球化学代用指标和复杂地球系统科学模式模拟，从海洋与大气耦合的角度解析了二叠纪末大灭绝的启动和发展机制。而且这个2.5年前的“超级厄尔尼诺”还与火山喷发有关。

我们知道，大规模火山活动可以释放大量的温室气体，如二氧化碳和硫化物，从而导致全球气候变暖或短期的气候冷却。这种气候变化可能会影响全球气候模式，包括厄尔尼诺现象的频率和强度。

这篇论文使用地层中牙形石，一种已经灭绝的海洋生物的氧同位素古温度计，重建了古特提斯洋的东西纬向海温差，并利用复杂地球系统科学模式进行模拟和与沉积学证据互为验证，建立了一个二叠纪末海洋—大气耦合过程的新模型。

结果说明，在二叠纪末的盘古地球，随着大气中二氧化碳浓度的增加，赤道附近一定区域内海洋温度似乎变得越来越高。在2.5亿年前的二叠纪与三叠纪之交，随着大气二氧化碳上升不断增强，赤道附近一定区域内海温的异常偏高进而引起赤道附近大气压的反相振动，出现气候异常，首先导致陆地生物的灭绝，其后是海洋生物的灭绝，二者相隔约1到7万年。

未来气候变暖是否会形成持续增强厄尔尼诺—南方涛动的强度和时间，目前尚存激烈的争论，但厄尔尼诺经常导致森林退化、珊瑚白化以及鸟类和鱼类大量死亡，已经是个重大的现实问题。

本文通过以古示今，揭示了短尺度的气候变化在气候变暖的大背景下的环境效应被低估了，这为人类重新思考应对更加多变的现代气候变化提供了参考。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：肖龙 中国地质大学 教授

审核：戴云伟 中国气象局 高级工程师

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司