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地球最臭的时期：水和空气都能“臭死”大部分生物？

图 | pixabay

我们只要闻过臭鸡蛋的气味，恐怕就难以忘怀。而在约2.5亿年前的地球上，可能遍地弥漫着类似的臭味。更可怕的是，臭味来源于一种有毒的物质——硫化氢。

撰文 | 毛毛

审校 | 栗子

你有没有闻过臭鸡蛋的气味？当你一无所知地拿起一枚鸡蛋——它的外表看似完好，但其实已经变质了——轻轻一磕，鸡蛋突然炸开，在油与蛋清碰撞出的“滋滋”声中，一股恶臭扑面而来，简单来说只有两个字“酸爽”。

当鸡蛋变质，蛋白质被细菌分解，会产生硫化物、氨气、胺等物质，它们都具有强烈的刺激性气味，共同组成了我们闻到的恶臭。虽然臭鸡蛋本身的气味层次如此丰富，但如果说到“臭鸡蛋味”这个词，我们最先想起的物质大概只有一种：硫化氢。

如果去网上搜索“硫化氢”，你除了会读到“低浓度时有臭鸡蛋味”这样的描述，还会发现“剧毒”、“易燃”等警告。即使没闻过，你大概也能想象出这种气体的可怕。

如果我们在做饭时，真的不幸打到一颗臭鸡蛋，至少还能赶快擦洗干净、给厨房通风，忍一忍也就过去了。但在大约2.5亿年前的地球上，很可能大片海洋都是“臭鸡蛋味”的，生物躲都没处躲。

对生活在这个时期的所有生物来说，最大的问题却不是气味难以忍受，而是这种味道带来的致命威胁——生物大灭绝事件。

最严重的生物灭绝

在地球历史上五次大规模的生物灭绝事件中，最严重的并不是导致大部分恐龙灭绝的那次，而是发生在约2.52亿年前的二叠纪末生物大灭绝。这次灭绝事件对整个地球生态系统造成了毁灭性的打击，直接抹消了80%的海洋物种，陆地上的生物也难逃一劫。

在二叠纪末大灭绝事件后，原本繁盛的海百合数量大大减少 | Vassil - Alias Collections）

就和其他大灭绝事件一样，长期以来，对于二叠纪末大灭绝的原因也一直存在巨大争议。很多研究将这次灭绝事件归咎于西伯利亚火山喷发。当然，再巨大的火山也无法让岩浆覆盖整个地球。真正带来危险的，很可能是火山喷发导致的气候变化。但在火山喷发后具体发生了什么？怎样的气候变化导致了如此严重的灭绝？

就在最近发表于《自然·地球科学》的一项研究中，加利福尼亚大学里弗赛德分校的研究者认为，或许是 “臭鸡蛋味”的硫化氢，毒死了大量的生物。

死亡海域

在海洋的深处，水中溶解的氧气本就有限，如果在特殊时期，再有超量的有机物（往往来自进行光合作用的生物的尸体）从表层沉降下来，这些“尸体”的分解过程很容易就能将仅存的氧气消耗殆尽。在这样的缺氧环境里，一类特殊的细菌可能会“挺身而出”，它们能“呼吸”硫酸盐，并将其中的硫还原为硫化氢。

这样的环境被称为“静海”（euxinic），名字听起来很美丽，但静海环境对多数生物来说往往是致命的——生存所需的氧气匮乏，剧毒的硫化氢却存在。万幸的是，这样的“死亡海域”稳定存在的条件非常苛刻，目前全球仅有不到0.5%的海底处于静海环境，而且往往位于深的海域。

但如果这样的水体覆盖了更大的范围，不仅能直接威胁到海洋中的生物，还会向大气中释放出有毒的硫化氢气体，从而影响到陆地上的生态环境。

事实上，已经有大量证据显示，在二叠纪末期大灭绝事件发生期间，大片的海洋都处于静海环境。2008年，发表于《科学》的一项研究就从一类特殊的绿硫细菌（Chlorobiaceae）入手，找到了证据。

绿硫细菌是一类厌氧的光合细菌，能够利用硫化氢等硫化物进行光合作用。绿硫细菌的无氧光合作用需要满足两个基本条件：一、处于海洋的表层，有足够的阳光射入；二、有充足的硫化物。在表层海水里，大部分情况下，硫化物就来自于深层海水释放出的硫化氢气体。也就是说，绿硫细菌出现，就意味着这里曾经处于“死亡海域”中。

绿硫细菌光合作用光反应系统 | Chen et al., 2020

研究者分析了澳大利亚珀斯盆地内对应地层的岩芯，果然发现了绿硫细菌特有的色素物质。除此之外，地层中铁元素的存在形式和硫同位素数据也证明，二叠纪末期许多海洋处于静海环境。微生物释放的硫化氢不仅让海洋变成了真正的“死亡之海”，还让陆地环境中充满了难闻的气味。

火山带来的“恶臭循环”

那么是什么导致了“静海”的扩张呢？在发表于《自然·地球科学》的新研究中，科学家利用地球系统模型给出了他们的推测。

按照这个模型，火山导致的气候变化会带来两方面的影响：一方面大量降雨和雨水中溶解的酸性气体，使更多岩石风化流入海洋，为海洋中的生产者提供了营养物质；另一方面，全球变暖会增强表层海洋中生产者的的新陈代谢。这两项影响又会导致同一个结果——更多的有机物颗粒沉入深层海水，消耗更多氧气。

加利福尼亚大学里弗赛德分校的研究者，也是这项研究的作者之一Dominik Hülse表示，“我们的研究表明，整个海洋并不全都是缺氧的。这种情况往往开始于较深层的海水中。随着火山排放出大量的温室气体，温度升高，缺氧区域变得更大、毒性更强，并侵入到更浅的海域——那里生活着大多数海洋动物。”反过来，静海水域的扩张也会导致更多海洋生物死亡，它们的腐败会消耗更多氧气，从而维持了这种“恶臭循环”。