对任何一个物种来说,物种灭绝都是灾难性的,但是纵观地球上的所有生物,灭绝就是平常事了,物种灭绝不断发生,导致地球上物种不断更替。然而,有时灭绝率会在相对较短的时间内突然上升,这就是所谓的大灭绝事件,大灭绝事件虽然灭绝了许多物种,但留下的生态位空缺可能会让其他血统的动物替代导致新的生态系统产生,塑造地球上生命的多样化。
如上图所示,从化石记录中反映出来的物种灭绝率在整个地球史上一直在波动,但有时物种灭绝率会突然戏剧性的上升(超过一半物种从化石记录中消失),被称为大规模灭绝,目前已经发生了五次。五次大灭绝只是5.42亿年前显生宙一系列灭绝事件中最极端的五次。在大多数情况下,灭绝的原因仍然存在争议,只有最近一次大灭绝事件似乎研究得较清楚。
奥陶纪-志留纪大灭绝事件是有记载的第一次大规模灭绝事件,也是第二大灭绝事件。在此期间,大约85%的海洋物种灭绝了,导致腕足类和苔藓虫类的三分之一,以及众多的牙形纲、三叶虫和笔石类动物的消失。当时还很少有生活在海洋之外的物种,造成这种现象的主要原因是由于气候变冷进入冰川时代和随后的气候变暖,此次灭绝事件实际上由两个相隔约100万年的灭绝事件组成。第一个事件是由气候变冷引起的,当时的冈瓦纳大陆进入南极地区如下图;第二个事件是由随后的气候变暖引起的,气候变化影响了海洋气温和海平面。
一些研究人员认为,附近超新星引起的伽马射线爆发可能是导致奥陶系-志留系大灭绝的原因之一,伽玛射线爆发会剥去地球的臭氧层,导致强烈的太阳紫外线辐射。、
晚泥盆世灭绝可能发生在相对较长的时间内,约3.76亿到3.6亿年前,科学家对这种灭绝的原因知之甚少。主要两个著名的物种多样性的下降包括克尔瓦瑟事件,约20%的动物科和70-80%的动物物种灭绝,主要受影响的动物包括菊石、底栖有孔虫、腕足类、牙形纲、片状珊瑚、无颚鱼类、板层动物、层孔虫海绵和三叶虫,原始泥盆纪造架生物床板珊瑚和层孔虫没有从灭绝中恢复过来,对珊瑚礁生态影响剧烈;汉格伯格事件使海洋科家族数量下降约16%,包括菊石、介形虫和厚皮动物。
2.51亿年前的二叠纪-三叠纪大灭绝时间是地球历史上最大的危机,至少90%的物种灭绝,甚至昆虫也遭受了巨大的损失,这是昆虫漫长历史上唯一一次大规模灭绝。二叠纪大灭绝极大地改变了地球的生物多样性构成和进化过程,在灭绝事件之后,陆生四足动物的多样性花了3000万年才恢复。科学家普遍认为,这一事件是西伯利亚火山喷发出大量熔岩和温室气体的结果,导致了一系列的气候连锁性变化,包括全球变暖、海洋酸化和酸雨、海洋缺氧以及汞等有毒金属中毒。热带地区的海洋表面温度高达45摄氏度,盘古大陆沙漠温度可能更高,导致大量陆地动物、海洋爬行动物和鱼类从化石记录中消失,只有高纬度地区例外。今天世界上大部分的煤是二叠纪种子蕨类植物形成的,也是灭绝事件的受害者。三叶虫(下图),这个在奥陶纪志留纪灭绝事件中幸存下来的物种,就是在这个时候灭绝的。
三叠纪-侏罗纪灭绝事件发生在2亿年前的中生代三叠纪末期,灭绝迎来了侏罗纪。原因尚不清楚,关于气候变化、小行星撞击和火山爆发的假说也一直存在争议。灭绝事件发生在超大陆泛古陆分裂之前。在海洋中,整个牙形纲(下图)和34%的海洋属消失。在陆地上,除了鳄鱼目和翼龙目以外的所有古龙,一些残存的兽脚目动物以及许多大型两栖动物都灭绝了。这次灭绝事件使得恐龙得以茁壮成长,并接管了一些由于先前在生态系统中扮演这类角色物种灭绝而遗留下来的空缺。
白垩纪末期灭绝事件发生在大约6500万年前,恐龙这个1.6亿年来占统治地位的脊椎动物群体从地球上消失了,兽脚亚目恐龙进化为鸟类的一个分支除外,事实上,所有体重超过25公斤的陆地动物都灭绝了。这次灭绝的原因现在被认为是现在尤卡坦半岛海岸附近的一颗小行星撞击导致的灾难性结果,现在有大量的地质证据支持这一理论。白垩纪末大灭绝后的生物多样性恢复时间比二叠纪末大灭绝后的生物多样性恢复时间短,约为1000万年。
当然,也有学者认为现在已经开始第六次大灭绝,主要与人类活动有关。大约4万到5万年前,在人类到达澳大利亚之后,袋狮(下图)、一吨重的袋熊和一些巨型袋鼠物种灭绝消失了。在北美,几乎所有大型哺乳动物的灭绝都发生在一万到一万两千年前,剩下的只有较小的哺乳动物,如熊、麋鹿、驼鹿和美洲狮。人类文字记载了许多动物的灭绝:渡渡鸟在1662年左右灭绝;Steller海牛在1768年灭绝,欧洲人于1741年首次发现Steller海牛,并捕杀它获取肉和油,最后一头Steller海牛死于1768年,这相当于从海牛第一次与欧洲人接触到该物种灭绝只花了27年时间;1914年,最后一只旅鸽死于俄亥俄州辛辛那提的一家动物园;1918年,最后一只卡罗莱纳长尾小鹦鹉死亡;日本海狮在20世纪50年代由于渔民的捕杀而灭绝等等等等。