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二叠纪—三叠纪灭绝事件:修订间差异

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'''二疊紀-三疊紀滅絕事件'''(Permian–Triassic extinction event)是個大規模物种[[滅絕事件]],發生於[[古生代]][[二疊紀]]與[[中生代]][[三疊紀]]之間,約2億5140萬年前。<ref name="Jin2000">{{en}}
{{cite journal|title=Pattern of Marine Mass Extinction Near the Permian–Triassic Boundary in South China|author=Jin YG, Wang Y, Wang W, Shang QH, Cao CQ, Erwin DH|date=2000|journal=Science|volume=289|issue=5478|pages=432–436|pmid=10903200|doi=10.1126/science.289.5478.432}}</ref><ref name="Bowring1998"/>若以消失的[[種]]計算,當時[[地球]]上70%的陸生[[脊椎動物]],以及高達96%的海中生物消失;<ref name="Benton">{{en}}{{cite book|author=Benton M J|date=2005|title=When Life Nearly Died: The Greatest Mass Extinction of All Time|publisher=Thames & Hudson|isbn=978-0500285732}}</ref>這次滅絕事件也造成[[昆蟲]]的唯一一次大量滅絕,計有57%的[[科]]與83%的[[屬]]消失。<ref name="Labandeira" /><ref name="sole">{{en}}Sole, R. V., and Newman, M., 2002. "Extinctions and Biodiversity in the Fossil Record - Volume Two, '''The earth system: biological and ecological dimensions of global environment change'''" pp. 297-391, ''Encyclopedia of Global Enviromental Change'' John Wilely & Sons.</ref
>在滅絕事件之後,陸地與海洋的生態圈花了數百萬年才完全恢復,比其他大型滅絕事件更久。<ref name="Benton"/>此次滅絕事件是地質年代的五次大型滅絕事件中,規模最龐大的一次,因此又非正式稱為'''大滅絕'''(Great Dying),或是'''大規模滅絕之母'''(Mother of all mass extinctions)。<ref name="Erwin1993">{{en}}{{cite book|author=Erwin DH|date=1993|title=The great Paleozoic crisis; Life and death in the Permian|publisher=Columbia University Press|isbn=0231074670}}</ref>

二疊紀-三疊紀滅絕事件的過程與成因仍在爭議中。<ref name="YinGSSP">{{en}}{{cite journal|title=The Global Stratotype Section and Point (GSSP) of the Permian-Triassic Boundary|author=Yin H, Zhang K, Tong J, Yang Z, Wu S|journal=Episodes|volume=24|issue=2|pages=102–114}}</ref>根據不同的研究,這次滅絕事件可分為一<ref name="Jin2000"/>到三<ref name="Yin1992">{{en}}{{cite journal|title=Permo-Triassic Events in the Eastern
Tethys|author=Yin HF, Sweets WC, Yang ZY, Dickins JM,|journal=Cambridge Univ. Pres, Cambridge, 1992}}</ref>個階段。第一個小型高峰可能因為環境的逐漸改變,原因可能是[[海平面]]改變、海洋[[缺氧]]、[[盤古大陸]]形成引起的乾旱氣候;而後來的高峰則是迅速、劇烈的,原因可能是[[撞擊事件]]、[[火山爆發]]、或是[[海平面]]驟變,引起[[甲烷水合物]]的大量釋放。<ref name="TannerLucas"/>

==年代測定==
在2000年之前,二疊紀與三疊紀交界的地層很少被發現,因此科學家們很難準確地估算滅絕事件的年代與經歷時間,以及影響的地理範圍。<ref name="Erwin1993Paleozoic Crisis">{{en}}{{ cite book | author=Erwin, D.H | date=1993 | title=The Great Paleozoic Crisis: Life and Death in the Permian | publisher=Columbia University Press | location= New York isbn=0231074670 }}</ref>在1998年,科學家研究[[中國]][[浙江省]][[長興縣]]煤山附近的二疊紀/三疊紀岩層,他們採用[[鈾-鉛測年]]方法,研究[[鋯石]]中的[[鈾]]/[[鉛]]比例,<ref name="Bowring1998">{{en}}{{cite journal|title=U/Pb Zircon Geochronology and Tempo of the End-Permian Mass Extinction|author=Bowring SA, Erwin DH, Jin YG, Martin MW, Davidek K, Wang W|date=1998|journal=Science|volume=280|issue=1039|pages=1039–1045|doi=10.1126/science.280.5366.1039
}}</ref>估計二疊紀-三疊紀滅絕事件的發生年代為2億5140萬年前(誤差值為30萬年),並發現此後有隨者時間持續增高的滅絕比例。<ref name="Jin2000"/>在滅絕事件發生時,全球各地的[[碳13]]/[[碳12]]比例極速下降約9‰。<ref name=McElwain2007/><ref>{{en}}{{cite journal|author=Magaritz, M|date=1989|title=<sup>13</sup>C minima follow extinction events: a clue to faunal radiation|journal=Geology|volume=17|pages=337–340}}</ref><ref>{{en}}{{cite journal|author=Krull, S.J., and Retallack, J.R.|date=2000|title=<sup>13</sup>C depth profiles from paleosols across the Permian–Triassic boundary: Evidence for methane release|journal=GSA Bulletin|volume=112|issue=9|pages=1459–1472|doi=10.1130/0016-7606(2000)112%3C1459:CDPFPA%3E2.0.CO;2}}</ref><ref>{{en}}{{cite journal|author=Dolenec, T., Lojen, S., Ramovs, A.|date=2001|title=The Permian–Triassic boundary in Western Slovenia (Idrijca Valley section): magnetostratigraphy, stable isotopes, and elemental variations|journal=Chemical Geology|volume=175|issue=1|pages=175–190|doi=10.1016/S0009-2541(00)00368-5}}</ref><ref>{{en}}{{cite journal|author=Musashi, M., Isozaki, Y., Koike, T. and Kreulen, R.|date=2001|title=Stable carbon isotope signature in mid-Panthalassa shallow-water carbonates across the Permo–Triassic boundary: evidence for <sup>13</sup>C-depleted ocean|journal=Earth Planet. Sci. Lett.|volume=193|pages=9–20|doi=10.1016/S0012-821X(01)00398-3}}</ref>因為二疊紀/三疊紀的界線難以用放射性定年法測定,科學家們多用急遽下降的碳13/碳12比例,測定岩層中的二疊紀/三疊紀交界。<ref name="DolenecLojenRamovs2001PermianTriassicBoundary">{{en}}{{ cite journal | date=2001 | title=The Permian-Triassic boundary in Western Slovenia (Idrijca Valley section): magnetostratigraphy, stable isotopes, and elemental variations | journal=Chemical Geology | volume=175 | pages=175–190 | author=Dolenec, T., Lojen, S., and Ramovs, A. | doi=10.1016/S0009-2541(00)00368-5 }}</ref>

在二疊紀與三疊紀交接時期,陸地與海生[[真菌]]曾有急遽的增加,原因應是當時有大量的植物與動物死亡,使得真菌得以迅速繁衍。<ref name="VisscherBrinkhuisEtAl1996TerminalPaleozoicFungalEvent">{{en}}{{cite journal|author=H Visscher, H Brinkhuis, D L Dilcher, W C Elsik, Y Eshet, C V Looy, M R Rampino, and A Traverse|date=1996|title=The terminal Paleozoic fungal event: Evidence of terrestrial ecosystem destabilization and collapse|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=93|issue=5|pages=2155–2158|url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=39926&blobtype=pdf|accessdate=2007-09-20}}</ref>因為二疊紀/三疊紀的界線難以用放射性定年法測定,也缺乏參考用的[[標準化石]],古動物學界一度使用真菌的繁衍高峰,測定岩層中的二疊紀/三疊紀交界。但是真菌定年法的最初提倡者,指出真菌的繁衍高峰,可能是三疊紀最早期生態系統的反覆發生現象。<ref name="VisscherBrinkhuisEtAl1996TerminalPaleozoicFungalEvent" />真菌的繁衍高峰理論在最近幾年遭到許多質疑,例如:最常發現的真菌孢是''Reduviasporonites'',在近年被發現其實是[[藻類]]化石、
<ref name="FosterEtAl2002RevisionOfReduviasporonites">{{en}}{{cite journal | author = Foster, C.B. | coauthors = Stephenson, M.H.; Marshall, C.; Logan, G.A.; Greenwood, P.F. | year = 2002 | title = A Revision Of Reduviasporonites Wilson 1962: Description, Illustration, Comparison And Biological Affinities | journal = Palynology | volume = 26 | issue = 1 | pages = 35–58 | doi = 10.2113/0260035 | url=http://palynology.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/26/1/35}}</ref><ref name="McElwain2007">{{en}}{{cite journal | author = McElwain, J.C. | coauthors = Punyasena, S.W. | year = 2007 | title = Mass extinction events and the plant fossil record | journal = Trends in Ecology & Evolution | volume = 22 | issue = 10 | pages = 548–557 | doi=10.1016/j.tree.2007.09.003 | url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=pubmed&uid=17919771&cmd=showdetailview&indexed=google}}</ref>真菌的繁衍高峰似乎不是全球性現象、<ref>{{en}}{{ cite journal | title=Permian-Triassic Transition in Spain: A multidisciplinary approach | journal=Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology |
volume=229 | issue=1-2 | date=2005 | pages=1–2 |
doi=10.1016/j.palaeo.2005.06.028 | url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V6R-4GR8RWF-5&_user=1495569&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000053194&_version=1&_urlVersion=0&_userid=1495569&md5=537a1a5b0a8e04cca2221ecb12afb1e9 | author=López-Gómez, J. and Taylor, E.L. }}</ref><ref name="LooyEtAl2005EndPermianDeadZone">{{en}}{{cite journal | author = Looy, C.V. | coauthors = Twitchett, R.J.; Dilcher, D.L.; Van Konijnenburg-van Cittert, J.H.A.; Visscher, H. | year = 2005 | title = Life in the end-Permian dead zone | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences | volume = 162 | issue = 4 | pages = 653–659 | doi = 10.1073/pnas.131218098 | quote = See image 2 | pmid = 11427710
}}</ref>在許多地層中,真菌的繁衍高峰與二疊紀/三疊紀界線並不一致。<ref name="wardetal"/>藻類被誤認為真菌胞,可能代表三疊紀時期全球各地湖泊增加,而非生物的大量死亡與腐爛。<ref name="RetallackEtAl2003VertebrateExtinctionInKaroo">{{en}}{{cite journal
| author = Retallack, G.J. | coauthors = Smith, R.M.H.; Ward, P.D.
| year = 2003 | title = Vertebrate extinction across Permian-Triassic boundary in Karoo Basin, South Africa | journal = Bulletin of the Geological Society of America | volume = 115 | issue = 9 | pages = 1133–1152 | url = http://intl-bulletin.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/115/9/1133 | doi=10.1130/B25215.1 }}</ref>

關於這次滅絕的過程、經歷時間、以及不同生物群的滅絕模式,仍然相當模糊。一些證據顯示這次滅絕事件持續約數百萬年,而在二疊紀的最後100萬年,急遽地達到高峰。<ref name="wardetal">{{en}}{{cite journal|author=Ward PD, Botha J, Buick R, De Kock MO, Erwin DH, Garrison GH, Kirschvink JL & Smith R|date=2005|title=Abrupt and Gradual Extinction Among Late Permian Land Vertebrates in the Karoo Basin, South Africa|journal=Science|volume=307|issue=5710|pages=709–714|doi=10.1126/science.1107068}}</ref><ref>{{en}}{{cite journal|author=Rampino MR, Prokoph A & Adler A|date=2000|doi=10.1130%2F0091-7613%282000%2928%3C643%3ATOTEEH%3E2.0.CO%3B2|title=Tempo of the end-Permian event: High-resolution cyclostratigraphy at the Permian–Triassic boundary|journal=Geology|volume=28|issue=7|pages=643–646}}</ref>在2000年,科學家研究浙江煤山的許多富含化石的地層,藉由統計分析指出,這次滅絕事件只有一個滅亡高峰期。<ref name="Jin2000"/>但是,之後近年的研究指出不同的生物群在不同的時間點滅亡;舉例而言,雖然年代難以確定,[[介形綱]](Ostracoda)與[[腕足動物]]的大規模滅絕,先後相差了72萬年到122萬年之間。<ref name=Wang2007>{{en}}{{cite journal | author = Wang, S.C. | coauthors = Everson, P.J. | year = 2007 | title = Confidence intervals for pulsed mass extinction events | journal = Paleobiology | volume = 33 | issue = 2 | pages = 324–336 | doi = 10.1666/06056.1 }}</ref>[[格陵蘭]]東部的一個化石保存良好的地層,動物的衰退集中在6萬到1萬年之間,而植物的衰退則持續約數十萬年之久,但也顯示滅絕事件對造成全面性的影響。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Twitchett RJ Looy CV Morante R Visscher H & Wignall PB|title=Rapid and synchronous collapse of marine and terrestrial ecosystems during the end-Permian biotic crisis |journal=Geology|date=2001|volume=29|issue=4|pages=351–354|doi=10.1130/0091-7613(2001)029<0351:RASCOM>2.0.CO;2|year=2001}}</ref>一個較早期的研究,認為當時有兩個滅絕高峰期,相隔500萬年,這段期間的生物滅絕高於正常標準;而最後的滅絕高峰,造成當時約80%的海洋生物滅亡,其餘海生生物則多在第一次的滅絕高峰與滅絕間期消失;近年仍有研究引用這個假設。<ref name=Retallack2006>{{cite journal | author = Retallack, G.J. | coauthors = Metzger, C.A.; Greaver, T.; Jahren, A.H.; Smith, R.M.H.; Sheldon, N.D. | year = 2006 | title = Middle-Late Permian mass extinction on land | journal = Bulletin of the Geological Society of America | volume = 118 | issue = 11-12 | pages = 1398–1411 | doi=10.1130/B26011.1}}</ref>若根據此一理論,第一次的滅絕高峰發生於二疊紀[[瓜達鹿白階]]末期。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Stanley SM & Yang X|date=1994|title=A Double Mass Extinction at the End of the Paleozoic Era|journal=Science|volume=266|issue=5189|pages=1340–1344|doi=10.1126/science.266.5189.1340|pmid=17772839}}</ref>

瓜達鹿白階末期滅絕事件對海生生物的衝擊,隨者地區與物種的不同,而有不同程度的影響。舉例而言,[[腕足動物]]與[[珊瑚]]有嚴重的大量滅亡。<ref>{{en}}{{ cite journal | author=Shen, S., and Shi, G.R. | title=Paleobiogeographical extinction patterns of Permian brachiopods in the Asian-western Pacific region | journal=Paleobiology | date=2002 | volume=28 | pages=449–463 | doi=10.1666/0094-8373(2002)028<0449:PEPOPB>2.0.CO;2 | year=2002 }}</ref><ref>{{en}}{{ cite journal | author=Wang, X-D, and Sugiyama, T. | title=Diversity and extinction patterns of Permian coral faunas of China | journal=Lethaia | volume=33 | issue=4 | pages=285–294 | date=December 2000 | doi=10.1080/002411600750053853 | url=http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1080/002411600750053853 }}</ref>所有的[[恐頭獸類]]滅亡,僅有一屬繼續存活;<ref>{{cite journal | author=Retallack, G.J., Metzger, C.A., Jahren, A.H., Greaver, T., Smith, R.M.H., and Sheldon, N.D | title=Middle-Late Permian mass extinction on land | journal=GSA Bulletin | date=November/December 2006 | volume=118 | issue=11/12 | pages=1398–1411 | doi = 10.1130/B26011.1}}</ref>在[[有孔蟲門]]中,體型大型的[[紡錘蟲目]](Fusulinida)也僅有[[費伯克蜓科]](Verbeekinidae)繼續存活、<ref>{{en}}{{ cite journal | author=Ota, A, and Isozaki, Y. | title=Fusuline biotic turnover across the Guadalupian–Lopingian (Middle–Upper Permian) boundary in mid-oceanic carbonate buildups: Biostratigraphy of accreted limestone in Japan | journal=Journal of Asian Earth Sciences | volume=26 | issue=3-4 | date=March 2006 | pages=353-368 }}</ref>

==滅絕模式==
{| style="margin: 0 0 0.5em 1em; float:right; width:350px; text-align:left; font-size:90%;" class="wikitable"
|-
! style="background:#aaeecc; text-align:center" | 滅亡的海生動物
| style="background:#aaeecc; text-align:center" | 滅亡[[屬]]比例
| style="background:#aaeecc; text-align:center" | 備註
|-
| colspan="3" style="background:#bfd" | '''海生[[無脊椎動物]]'''
|-
|
[[有孔蟲門]]
| align="center" | 97% ||[[紡錘蟲科]]滅亡,大部分在事件發生前滅亡
|-
|
[[放射蟲門]] ([[浮游生物]])
| align="center" | 99%<ref>{{en}}
{{
cite journal|author=Racki G|date=1999|title=Silica-secreting biota and mass extinctions: survival processes and patterns|volume=Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology|volume=154|issues=1–2|pages=107–132|doi=10.1016/S0031-0182(99)00089-9
}}
</ref> ||
|-
|
[[珊瑚綱]] ([[海葵]]、[[珊瑚]]…等)
| align="center" | 96% || [[四射珊瑚]]與[[床板珊瑚]]滅亡
|-
|
[[苔蘚動物門]]
| align="center" | 79% || [[小窗格苔蘚蟲]]、[[變口目]]、[[隱口目]]滅亡
|-
|
[[腕足動物門]]
| align="center" | 96% ||[[正形貝目]]與[[長身貝目]]滅亡
|-
|
[[雙殼綱]]
| align="center" | 59% || &nbsp;
|-
|
[[腹足綱]] ([[蝸牛]])
| align="center" | 98% || &nbsp;
|-
|
[[菊石亞綱]] ([[頭足綱]])
| align="center" | 97% || &nbsp;
|-
|
[[海百合綱]] ([[棘皮動物門]])
| align="center" | 98% || [[游離海百合]]、[[圓頂海百合]]滅亡
|-
|
[[海蕾綱]] ([[棘皮動物門]])
| align="center" | '''100%''' ||可能在這次滅絕事件前不久滅亡
|-
|
[[三葉蟲綱]]
| align="center" | '''100%''' ||自[[泥盆紀]]開始衰退,在滅絕事件發生前僅有兩屬存活
|-
|
[[板足鱟綱]] (俗稱海蠍)
| align="center" | '''100%''' ||可能在這次滅絕事件前不久滅亡
|-
|
[[介形綱]](小型[[甲殼亞門]])
| align="center" | 59% || &nbsp;
|-
|
[[筆石綱]]
| align="center" | '''100%''' ||自[[泥盆紀]]開始衰退(與[[羽鰓綱]]是近親)
|-
| colspan="4" style="background:#bfd" | '''魚類'''
|-
|
[[棘魚綱]]
| align="center" | '''100%''' || &nbsp;
|-
|-
|
[[盾皮魚綱]]
| align="center" | '''100%''' || &nbsp;
|-
|}
===海中生物===
在二疊紀-三疊紀滅絕事件中,海生非脊椎動物的滅亡程度最大。在[[中國]]南部的一些富含化石的地層,在329屬的海生無脊椎動物中,有280屬在二疊紀最後兩個沉積層(以發現[[牙形石]]化石為標準)消失。<ref name="Jin2000"/>

根據統計分析的結果,二疊紀末海洋生物的物種數量降低,多是因為滅亡,而非[[物種形成]]的減少。<ref>{{Citation | last=Bambach | first=R.K. | last2=Knoll | first2=A.H. | last3=Wang | first3=S.C. | title=Origination, extinction, and mass depletions of marine diversity | journal=Paleobiology | volume=30 | issue=4 | pages=522–542 |date=December 2004 | url=http://www.bioone.org/perlserv/?request=get-document&issn=0094-8373&volume=30&page=522}}</ref>

在正常時期,[[底棲生物]]的滅亡率高。這次滅絕事件使底棲生物的滅亡率,達到正常時期的數倍。<ref name=Stanley2008>{{en}}{{cite journal | author = Stanley, S.M. | year = 2008 | title = Predation defeats competition on the seafloor | journal = Paleobiology | volume = 34 | issue = 1 | pages = 1–21 | url = http://paleobiol.geoscienceworld.org/cgi/content/short/34/1/1 | accessdate = 2008-05-13 | doi = 10.1666/07026.1}}</ref><ref name=Stanley2007>{{en}}{{cite journal | author = Stanley, S.M. | year = 2007 | title = An Analysis of the History of Marine Animal Diversity | journal = Paleobiology | volume = 33 | issue = sp6 | pages = 1–55 | url=http://paleobiol.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/33/4_Suppl/1 | doi = 10.1666/06020.1}}</ref>以滅絕比例來看,海洋生物遭受災難性的滅亡。<ref>{{en}}{{cite journal|author=McKinney, M.L.|date=1987|title=Taxonomic selectivity and continuous variation in mass and background extinctions of marine taxa|journal=Nature|volume=325|issue=6100|pages=143–145|doi=10.1038/325143a0}}</ref><ref name="Erwin1993"/><ref name="Jin2000"/><ref name="Twitchett">{{en}}{{cite journal|title=Rapid and synchronous collapse of marine and terrestrial ecosystems during the end-Permian biotic crisis|author=Twitchett RJ, Looy CV, Morante R, Visscher H, Wignall PB|journal=Geology|date=2001|volume=29|issue=4|pages=351–354|doi=10.1130/0091-7613(2001)029%3C0351:RASCOM%3E2.0.CO;2}}</ref>

繼續存活的海生無脊椎動物則包含:[[腕足動物門]](牠們的數量在滅絕事件後持續了一段緩慢的衰退)、[[菊石亞綱]]的[[齒菊石目]]與[[海百合綱]](幾乎滅亡,但後來再度繁盛、多樣化)。

滅亡比例最高的海洋生物,通常具有良好的循環系統、複雜的氣體交換機制、以及部分的鈣質外殼。鈣質外殼最多的物種,是滅亡比例最高的生物。<ref name=Payne2004/><ref name=Knoll1996>{{en}}{{cite journal | author = Knoll, A.H. | coauthors = Bambach, R.K.; Canfield, D.E.; Grotzinger, J.P. | year = 1996 | title = Comparative Earth history and Late Permian mass extinction | journal = Science(Washington) | volume = 273 | issue = 5274 | pages = 452–456 | doi = 10.1126/science.273.5274.452 | pmid = 8662528}}</ref>以腕足動物為例,繼續存活的物種體型較小,且是多樣化生物群落中的數量稀少成員。<ref name=Leighton2008>{{en}}{{cite journal | author = Leighton, L.R. | coauthors = Schneider, C.L. | year = 2008 | title = Taxon characteristics that promote survivorship through the Permian–Triassic interval: transition from the Paleozoic to the Mesozoic brachiopod fauna | journal = Paleobiology | volume = 34 | issue = 1 | pages = 65–79 | doi = 10.1666/06082.1}}</ref>

自從[[二疊紀]]中期([[羅德階]],Roadian)之後,[[菊石亞綱]]已經歷長時間的衰退,達約3000萬年之久。[[瓜達鹿白階]](Guadalupian)末期的有限度滅絕事件,使菊石的差異性大幅減少,環境因素可能導致這次的滅絕事件。菊石的低多樣性與低差異性持續到二疊紀末滅絕事件;然而,二疊紀末滅絕事件的範圍廣泛、過程迅速。在三疊紀,菊石開始迅速多樣化,但物種之間的差異性仍然不大。<ref>{{en}}{{Cite journal | title = Morphological Disparity of Ammonoids and the Mark of Permian Mass Extinctions | author = Villier, L. | year = 2004 | journal = Science | volume = 306 | issue = | pages = 264 | url = | format = | doi = 10.1126/science.1102127}}</ref>

在二疊紀時期,菊石的形態空間逐漸有限。在進入三疊紀的數百萬年後,菊石再度發展出原始的形態空間,但不同演化支已出現差異。<ref>{{en}}{{Cite journal | title = Morphologic and taxonomic history of Paleozoic ammonoids in time and morphospace | author = Saunders, W. B. | year = 2008 | journal = Paleobiology | volume = 34 | pages = 128 | url = | format = | doi = 10.1666/07053.1}}</ref>

===陸地無脊椎動物===
在二疊紀時期,陸地的[[昆蟲]]與其他[[無脊椎動物]]非常繁盛、多樣化,其中也包含地表上曾出現過的最大型昆蟲。發生在二疊紀末的滅絕事件,是目前已知惟一的昆蟲大規模滅絕事件,<ref name="Labandeira">{{en}}{{cite journal |author=Labandeira CC, Sepkoski JJ |title=Insect diversity in the fossil record |journal=Science |volume=261 |issue=5119 |pages=310–5 |year=1993 |pmid=11536548 |doi= |accessdate=2008-01-08}}</ref>其中有八、九個昆蟲的目消失,而至少十個目的物種減少。[[古網翅總目]](Palaeodictyopteroidea)在二疊紀中期開始衰退,這段時間可能與[[植物群]]的變化有關係。昆蟲的衰退高峰發生於二疊紀晚期,這段時間的高峰則可能與植物群的變化(由氣候變化造成)無直接關聯。<ref name="Erwin1993"/>

在二疊紀-三疊紀滅絕事件的前後,昆蟲的化石有極大的差異。許多[[古生代]]的昆蟲多在二疊紀-三疊紀滅絕事件後消失,只有[[舌鞘目]]、Miomoptera([[內翅總目]]的一目)、[[原直翅目]]繼續存活到中生代。[[外翅總目]]、[[單尾目]]、[[古網翅總目]]、Protelytroptera([[舌鞘目]]的一亞目)、[[原蜻蜓目]]在二疊紀末滅亡。在一些保存狀態良好的三疊紀晚期地層中,通常可發現與現代昆蟲族群相關的化石。<ref name="Labandeira"/>

===陸地植物===
====植物生態系統====
陸地植物的化石紀錄很少見,大多數是[[花粉]]與[[孢子]]。所有大型滅絕事件對植物造成的影響,只有到[[科]]的層級。<ref name=McElwain2007/>若以[[種]]層級來看,減少的物種大部分可能是埋藏過程造成的假象。<ref name=McElwain2007/>若以優勢物種與地理分佈來看,可發現植物生態系統有重大的變動。<ref name=McElwain2007/>

在二疊紀/三疊紀交界時,優勢的植物群改變,許多陸地植物突然開始衰退,例如[[荷達樹]]([[裸子植物]])與[[舌羊齒]]([[種子蕨]])。<ref name=Retallack1995>{{en}}{{cite journal|author=Retallack, GJ|date=1995|title=Permian–Triassic life crisis on land|journal=Science|volume=267|pages=77–80|issue=5194|doi=10.1126/science.267.5194.77}}</ref>在二疊紀/三疊紀交界之後,原本佔優勢的[[裸子植物]]被[[石松門]]取代。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Looy, CV Brugman WA Dilcher DL & Visscher H|date=1999|title=The delayed resurgence of equatorial forests after the Permian–Triassic ecologic crisis|journal=Proceedings National Academy of Sciences|volume=96|pages=13857–13862|pmid=10570163}}</ref>

一個針對[[格陵蘭]]東部沉積層中的花粉與孢子研究,顯示在滅絕事件發生前,當地有密集的[[裸子植物]]森林。在海生無脊椎動物群衰退時,這個大型森林也開始消失,而小型草本植物開始多樣化(包含[[石松門]]的[[卷柏]]與[[水韭]])。裸子植物後來一度興盛,然後大量滅亡。在二疊紀末滅絕事件期間與之後,植物群發生數次興衰循環。優勢植物群從大型木本植物變動到草本植物,顯示當時許多的大型植物遭到環境改變的壓力。植物群落的接續與滅絕,發生於碳13/碳12比例極速下降之後,但兩者時間並不一致。<ref>{{en}}{{cite journal | last = Looy | first = CV | coauthors = Twitchett RJ, Dilcher DL, &Van Konijnenburg-Van Cittert JHA and Henk Visscher. | title = Life in the end-Permian dead zone | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences | volume = 14 | issue = 98 | pages = 7879–7883 |date=July 3, 2001 | doi =10.1073/pnas.131218098}}</ref>裸子植物森林的復原,花了約400萬到500萬年。<ref name=McElwain2007/>

====煤層缺口====
在三疊紀早期的地層中,沒有發現[[煤]]礦床,而三疊紀中期的地層中,煤礦床薄,而且品質低。<ref name=Retallack1996/>關於煤層缺口的成因有許多假設。有科學家認為,當時有許多新的[[真菌]]、[[昆蟲]]、以及[[脊椎動物]]出現,這些具侵略性的動物造成植物的大量死亡。但是,這些動物也因二疊紀-三疊紀滅絕事件而大量滅亡,不太可能是煤層缺口的主因。<ref name="Retallack1996">{{en}}{{cite journal|author=Retallack GJ Veevers JJ & Morante R|date=1996|title=Global coal gap between Permian–Triassic extinctions and middle Triassic recovery of peat forming plants|journal=GSA Bulletin|volume=108|issue=2|pages=195–207|url=http://bulletin.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/108/2/195|accessdate=2007-09-29}}</ref>有可能所有可形成煤礦的植物,在這次滅絕事件中幾乎滅亡;而在1000萬年之後,新的植物才適應潮濕、酸性的泥炭沼澤,而出現新的可形成煤礦的植物。<ref name=Retallack1996/>非生物性因素,則包含:減少的降雨、或增加的碎屑沉積物。<ref name=McElwain2007/>最後,三疊紀早期的各種沉積層很少被發現,煤層的缺口可能反映了沉積層的稀少狀況。有可能形成煤礦的三疊紀早期[[生態系統]],目前還沒有被發現。<ref name=McElwain2007/>例如在[[澳洲]]東部,當時可能長時間處在寒冷的氣候,這種天氣狀況適合[[泥炭]]的形成。在可以形成泥炭的植物中,有95%在這次滅絕事件中消失。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Michaelsen P|title=Mass extinction of peat-forming plants and the effect on fluvial styles across the Permian–Triassic boundary, northern Bowen Basin, Australia|journal=Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology|volume=179|issue=3–4|date=2002|pages=173–188|doi=10.1016/S0031-0182(01)00413-8}}</ref>但是,澳洲與[[南極洲]]的煤礦床在P-Tr事件發生前,就已經消失。<ref name=McElwain2007/>

===陸地脊椎動物===
在二疊紀末期,許多陸地脊椎動物消失,而某些演化支甚至幾乎滅亡。某些存活的族系,並未長時間繼續存在,而其他族系則開始多樣化,並長期存活者。有充足證據顯示,超過2/3的陸生[[兩棲動物]]、[[蜥形綱]]、[[獸孔目]]的科在這個滅絕事件中消失。大型的草食性動物遭受嚴重的打擊。除了[[前棱蜥科]],幾乎所有的二疊紀[[無孔亞綱]]動物滅亡;[[龜鱉目]]具有無弓類的頭骨,被認為可能是從前棱蜥科的近親演化而來。[[盤龍目]]早在二疊紀末期前就已滅亡。由於二疊紀的[[雙孔亞綱]]化石很少,無法確定滅絕事件對雙弓亞綱所造成的影響;雙孔亞綱包含大部分的爬行動物,例如[[蜥蜴]]、[[蛇]]、[[鱷魚]]、[[恐龍]]、以及恐龍的後代[[鳥類]]。<ref>{{en}}{{cite journal | author=Maxwell, W. D. | date=1992 | title="Permian and Early Triassic extinction of non-marine tetrapods" | journal=Palaeontology | volume=35 | pages=571–583}}</ref><ref>{{cite journal | author=Erwin DH | title=The End-Permian Mass Extinction | journal=Annual Review of Ecology and Systematics | volume=21 | pages=69–91 | date=1990 | doi=10.1146/annurev.es.21.110190.000441 }}
</ref>

===滅絕模式的可能解釋===
滅亡程度最嚴重的海生動物,包含:可以製造鈣質外殼(例如[[碳酸鈣]])、[[代謝率]]低、以及[[呼吸系統]]較弱的物種,尤其是[[鈣質海綿類]]、[[四射珊瑚]]、[[床板珊瑚]]、具鈣質外殼的腕足動物、[[苔蘚動物門]]、[[棘皮動物門]],上述動物中約有81%的屬滅亡。而無法製造鈣質外殼的近親,受到的影響較小,例如[[海葵]](演化出現代的珊瑚)。具有高代謝率、呼吸系統良好、以及缺乏鈣質外殼的動物,滅亡的幅度較小;[[牙形石]]是個例外,約有33%的屬消失。<ref name="KNollBambach2007Paleophysiology">{{en}}{{cite journal | author=Knoll, A.H., Bambach, R.K., Payne, J.L., Pruss, S., and Fischer, W.W. | title=Paleophysiology and end-Permian mass extinction | journal=Earth and Planetary Science Letters | volume=256 | date=2007 | pages=295–313 | dio=10.1016/j.epsl.2007.02.018 | url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V61-4N1JRRY-B&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=e1b8f12423387baa895e6e5325aa345a
| accessdate=2008-07-04 }} Full contents may be available online at {{ cite web | url=http://pangea.stanford.edu/~jlpayne/Knoll%20et%20al%202007%20EPSL%20Permian%20Triassic%20paleophysiology.pdf | title=Paleophysiology and end-Permian mass extinction | accessdate=2008-07-04 }}</ref>

這種滅絕模式,與[[組織缺氧]]產生的效應相符合。在當時,幾乎所有的[[大陸棚]]海域都有嚴重的缺氧現象,但缺氧現象無法解釋有限度的滅絕模式;因此缺氧不是造成海生生物滅絕的唯一成因。一個針對二疊紀晚期到三疊紀早期[[大氣層]]的[[數學模型]],指出在這段期間,大氣層中的氧氣有明顯、長時期的衰退;這個衰退不因二疊紀/三疊紀交界而增加,並在三疊紀早期達到最低點,但仍高於現今的比例。由此得知,氧氣比例的衰退與滅絕模式並不一致。<ref name="KNollBambach2007Paleophysiology" />

另一方面,海生生物的滅絕模式也與[[高碳酸血症]]([[二氧化碳]]過高)產生的效應相符合。當二氧化碳濃度高於正常時,將對生物造成傷害:降低[[呼吸色素]]攜帶氧到組織的能力、使體液更為酸性、妨礙動物形成[[碳酸鈣]]外殼;當濃度更高時,會使生物進入昏迷狀態。除了上述反應,二氧化碳濃度高,會使生物製造鈣質外殼更加困難。與陸地生物相比,海洋生物對於二氧化碳濃度的變化相當敏感。溶解於水中的二氧化碳,是[[氧]]的28倍。對於進行呼吸作用的動物,二氧化碳的排除,與氣體經過[[呼吸系統]]膜相關;所以海洋動物會將身體內的二氧化碳保持在低濃度,低於陸地動物。若二氧化碳濃度增加,會妨礙海洋動物合成[[蛋白質]]、降低受精機率、形成不完整的鈣質外殼。<ref name="KNollBambach2007Paleophysiology" />

目前很少發現跨越二疊紀與三疊紀交界的陸相地層,因此難以詳細研究陸地生物的滅絕/存活比例。二疊紀與三疊紀的昆蟲有顯著的不同,但是在二疊紀晚期到三疊紀早期,有個約1500萬年的昆蟲化石斷層。目前最足以研究二疊紀/三疊紀陸地脊椎動物變化的地層,位於[[南非]]的[[卡魯盆地]](Karoo);但目前仍沒有足夠的研究可供結論。<ref name="KNollBambach2007Paleophysiology" />

==生態系統的復原==
早期的研究認為在二疊紀末滅絕事件後,地表的生物迅速的復原,但這些研究多是針對在滅絕存活的[[先驅生物]](Pioneer organisms)的研究結果,例如[[水龍獸]]。近年的研究認為,當時經歷相當長的時間,生態系統才恢復以往的高度多樣性、複雜的食物鏈、與眾多[[生態位]]。在滅絕事件後,發生數次的滅絕波動,限制棲息地的復原,因此生態系統畫了長時期才完全復原。近年的研究指出,地表生態系統直到進入三疊紀中期,約是滅絕事件後400萬到600萬年,才開始復原。<ref name="LehrmannRamezanBowring2006TimingOfRecovery">{{en}}{{ cite journal | title=Timing of recovery from the end-Permian extinction: Geochronologic and biostratigraphic constraints from south China | author=Lehrmann, D.J., Ramezan, J., Bowring, S.A., ''et al'' |
journal=Geology | month=December | year=2006 | volume=34 | number=12 | url=http://geology.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/34/12/1053 | pages=1053–1056 | doi=10.1130/G22827A.1 }}</ref>某些研究人員更指出,直到滅絕事件後3000萬年,進入三疊紀晚期,地表生態系統才完全復原。<ref name="SahneyBenton2008RecoveryFromProfoundExtinction">{{en}}{{ cite journal | url=http://journals.royalsociety.org/content/qq5un1810k7605h5/fulltext.pdf | author=Sahney, S. and Benton, M.J. | year=2008 | title=Recovery from the most profound mass extinction of all time | journal=Proceedings of the Royal Society: Biological | doi=10.1098/rspb.2007.1370 | volume = 275 | pages = 759|format=PDF}}</ref>

[[Image:Waimakariri01 gobeirne.jpg|thumb|200px|right|[[懷馬卡里里河]],分布於[[紐西蘭]][[南島]],屬於[[辮狀河]]]]
在三疊紀早期,約是滅絕事件後400萬到600萬年,陸地的植物數量不足,造成煤層缺口,使當時的[[草食性]]動物面臨食物短缺。<ref name="Retallack1996"/>[[南非]][[卡魯盆地]]的河流,從[[曲折河]]改變為[[辮狀河]],顯示該地區的[[植被]]曾長時間非常稀少。<ref>{{cite journal|author=Ward PD, Montgomery DR, & Smith R|year=2000|title=Altered river morphology in South Africa related to the Permian–Triassic extinction|journal=Science|volume=289|issue=5485|pages=1740–1743 |doi=10.1126/science.289.5485.1740}}</ref>

三疊紀早期的主要生態系統,無論是植物、動物,或是海洋、陸地系統,優勢生物都是少數特定、且全球分佈的物種。舉例而言,[[獸孔目]]的[[水龍獸]],這種草食性動物的數量,佔了當時陸地草食性動物約90%;以及[[雙殼綱]]的克氏蛤(''Claraia'')、正海扇(''Eumorphotis'')、蚌形蛤(''Unionites'' )、''Promylina''。正常的生態系統應由眾多物種構成,並佔據者不同的棲息地與生態位。<ref name=Retallack1995/><ref name="HallamWignall"/>

在滅絕事件存活下來的某些劣勢物種,數量與棲息地大幅增加。例如:雙殼綱的[[海豆芽]](''Lingula'')、出現於[[奧陶紀]]的[[疊層石]]、[[石松門]]的[[肋木]](''Pleuromeia'')、[[種子蕨]]的[[二叉羊齒]](''Dicrodium'')。<ref name="TannerLucas"/><ref>{{en}}{{cite journal|author=Zi-qiang W|title=Recovery of vegetation from the terminal Permian mass extinction in North China|year=1996|journal=Review of Palaeobotany and Palynology|volume=91|issues=1–4|pages=121–142|doi=10.1016/0034-6667(95)00069-0}}</ref><ref name="HallamWignall">{{en}}{{cite book|author=Hallam A & Wignall PB|year=1997|title=Mass Extinctions and their Aftermath|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0198549161}}</ref>
===海洋生態系統的改變===
[[Image:Crinoïde Carbonifère 8127.jpg| thumb | right | 200px |在二疊紀末滅絕事件後,濾食性固著動物(例如[[海百合]])的數量大幅減少]]
在二疊紀-三疊紀滅絕事件發生前,接近67%的海生動物是固著動物,附著於海床生存;在[[中生代]]期間,只有50%的海生動物是固著動物,其餘皆是可自由行動的動物。研究顯示,事件發生後,棲息在海底表層的[[濾食動物|濾食性]]固著動物,例如[[腕足動物]]、[[海百合]],物種數量減少;而構造較複雜的動物,例如[[蝸牛]]、[[海膽]]、[[螃蟹]],物種數量增加。

在二疊紀末滅絕事件發生前,同時存在複雜與單純的海洋生態系統,比例相當;生態系統經過復原後,複雜的海洋生物群落在數量上超過單純的海洋生物群落,比例相當於3/1;<ref>{{en}}{{cite journal|title=Abundance Distributions Imply Elevated Complexity of Post-Paleozoic Marine Ecosystems|author=Wagner PJ, Kosnik MA, & Lidgard S|journal=Science|year=2006|volume=314|issue=5803|pages=1289–1292|doi=10.1126/science.1133795}}</ref>這使海生掠食者面臨食物競爭的壓力,促成[[中生代]]的海洋生物進一步演化。

在滅絕事件發生前,[[雙殼綱]]是非常罕見的物種。在三疊紀,雙殼綱成為數量眾多、多樣化的生物群;其中的[[厚殼蛤]](Rudists),是形成[[中生代]]時期礁岩的主要生物。部分研究人員認為雙殼綱的興起,發生於兩次滅絕高峰的間期。<ref>{{en}}{{cite journal|url=http://gsa.confex.com/gsa/2006AM/finalprogram/abstract_111312.htm|author=Clapham, M.E., Bottjer, D.J. and Shen, S. |year=2006|title=Decoupled diversity and ecology during the end-Guadalupian extinction (late Permian)|journal=Geological Society of America Abstracts with Programs|volume=38|issue=7|accessdate=2008-03-28|pages=117}}</ref>

在滅絕事件中,[[海百合綱]]的物種數量、多樣性大幅減少,但沒有完全滅亡。<ref name=Foote1999>{{en}}{{cite journal | author = Foote, M. | year = 1999 | title = Morphological diversity in the evolutionary radiation of Paleozoic and post-Paleozoic crinoids | journal = Paleobiology | volume = 25 | issue = sp1 | pages = 1–116 | url = http://www.jstor.org/stable/pdfplus/2666042.pdf | accessdate = 2008-05-12 | doi = 10.1666/0094-8373(1999)25[1:MDITER]2.0.CO;2
|format=PDF}}</ref>在滅絕事件後,海百合綱接者發生[[適應輻射]],除了數量、棲息地增加,也發展出柔軟的腕足、具可動性。<ref name=Baumiller2008>{{cite doi|10.1146/annurev.earth.36.031207.124116}}</ref>

===陸地脊椎動物===
[[Image:Lystrosaurus BW.jpg| thumb | right | 200px |在三疊紀早期,[[水龍獸]]是陸地上最繁盛的[[脊椎動物]]]]
[[水龍獸]]屬於[[獸孔目]][[二齒獸類]],是種體型接近[[豬]]的草食性動物,在三疊紀最早幾個時期,佔據了90%的陸地動物生態位。<ref name="TannerLucas"/>除此之外,還有體型較小的[[肉食性]][[犬齒獸類]]倖存,犬齒獸類是哺乳動物的祖先。

在三疊紀的早期,[[主龍類]]的數量遠少於獸孔目,但牠們在三疊紀中期,取代獸孔目的生態位。<ref name="TannerLucas"/>在三疊紀中到晚期,主龍類的恐龍演化出現,並逐漸成為[[中生代]]的優勢陸地動物。<ref name="BentonVertebratePaleontology">{{en}}{{cite book|author=Benton, M.J.|date=2004|title=Vertebrate Paleontology|publisher=Blackwell Publishers|pages=xii-452|isbn=0-632-05614-2}}</ref>獸孔目與主龍類的興衰,與[[哺乳類]]的演化過程有關。獸孔目與隨後出現的[[哺乳形動物]],在這個時期多半演化成小型、夜行性的食蟲動物。夜間的生活習性,至少使哺乳形動物發展出毛髮與較高的代謝率。<ref name="RubenJones2000FurAndFeathers">{{en}}{{ cite journal | author=Ruben, J.A., and Jones, T.D. | title=Selective Factors Associated with the Origin of Fur and Feathers | journal=American Zoologist | date=2000 | volume=40 | issue=4 | pages=585–596 |doi=10.1093/icb/40.4.585 | url=http://icb.oxfordjournals.org/cgi/content/full/40/4/585 }}</ref>

[[兩棲動物]][[離片椎目]]的某些物種,在滅絕事件中幾乎滅亡,但快速復原。在三疊紀的大部分時間,[[蝦蟆螈]](''Mastodonsaurus'')與[[長吻迷齒螈下目]](Trematosauria)是主要的水生與半水生掠食動物,以其他[[四足類]]、[[魚類]]為食。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Yates AM & Warren AA|date=2000 |url=http://www.ingentaconnect.com/content/ap/zj/2000/00000128/00000001/art00184;jsessionid=f6bl337idrkcp.alice?format=print|title=The phylogeny of the 'higher' temnospondyls (Vertebrata: Choanata) and its implications for the monophyly and origins of the Stereospondyli|journal=Zoological Journal of the Linnean Society |volume=128|issue=1|pages=77-121|accessdate=2008-01-18}}</ref>

陸地脊椎動物經過相當長的時間,才從二疊紀末滅絕事件復原。一位研究人員估計陸地脊椎動物花了3000萬年,直到三疊紀晚期,才恢復之前的繁盛與多樣性。此時的陸地脊椎動物包含:[[兩棲動物]]、原始[[主龍類]]、[[恐龍]]、[[翼龍目]]、早期[[鱷魚]]、以及[[哺乳形動物]]。<ref name="Benton"/>

==滅絕原因==
關於二疊紀-三疊紀滅絕事件的發生過程,目前已有多種假設,包含劇烈與緩慢的過程;[[白堊紀-第三紀滅絕事件]]的發生過程,也有類似的假設。劇烈過程理論的成因,包含大型或多顆[[隕石]]造成的[[撞擊事件]]、火山爆發、或是海床急驟釋放出大量[[甲烷水合物]]。緩慢過程理論的成因,包含[[海平面]]改變、缺氧、以及逐漸增加的乾旱氣候。<ref name="TannerLucas">{{en}}{{cite journal|author=Tanner LH, Lucas SG & Chapman MG|title=Assessing the record and causes of Late Triassic extinctions|journal=Earth-Science Reviews|volume=65|issue=1-2|pages=103-139|year=2004|doi=10.1016/S0012-8252(03)00082-5|url=http://nmnaturalhistory.org/pdf_files/TJB.pdf|accessdate=2007-10-22
|format=PDF}}</ref>

===撞擊事件===
[[Image:Antarctica Map Wilkes L Crater.png|thumb|right|300px|位於[[南極洲]]的[[威爾克斯地隕石坑]],直徑達500公里,形成時間在5億年內,規模與時代使它成為本次滅絕事件的可疑成因,但證據不夠明確。‎]]
[[白堊紀-第三紀滅絕事件]]由[[撞擊事件]]造成的證據,促使科學家們推論其他滅絕事件由撞擊事件造的的可能性,尤其是二疊紀-三疊紀滅絕事件。因此,科學家們盡力尋找那個時代的大型隕石坑與撞擊證據。

目前已在部分二疊紀/三疊紀交界的地層,發現撞擊事件的證據,例如:在[[澳洲]]與[[南極洲]]發現罕見的[[衝擊石英]]、<ref name="Retallack_etal_1998">{{en}}{{cite journal | author=Retallack GJ, Seyedolali A, Krull ES, Holser WT, Ambers CP, Kyte FT | title=Search for evidence of impact at the Permian–Triassic boundary in Antarctica and Australia | journal=Geology | volume=26 | issue=11 | year=1998 | pages=979–982 | url=http://geology.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/26/11/979
}}<br/></ref><ref name="becker_etal_2004">{{en}}{{
cite journal | author=Becker L, Poreda RJ, Basu AR, Pope KO, Harrison TM, Nicholson C, Iasky R | title=Bedout: a possible end-Permian impact crater offshore of northwestern Australia | journal=Science | volume=304 | issue=5676 | year=2004 | pages=1469–1476 |doi=10.1126/science.1093925 }}</ref>[[富勒烯]]包覆的外太空[[惰性氣體]]、<ref name="becker_etal_2001">{{en}}{{cite journal | author=Becker L, Poreda RJ, Hunt AG, Bunch TE, Rampino M | title=Impact event at the Permian–Triassic boundary: Evidence from extraterrestrial noble gases in fullerenes | journal=Science | volume=291 | issue=5508 | year=2001 | pages=1530–1533 | doi=10.1126/science.1057243}}</ref>南極洲發現的[[玻璃隕石]]、<ref name="basu_etal_2003">{{en}}{{cite journal | author=Basu AR, Petaev MI, Poreda RJ, Jacobsen SB, Becker L | title=Chondritic meteorite fragments associated with the Permian–Triassic boundary in Antarctica | journal=Science | volume=302 | issue=5649 | year=2003 | pages=1388–1392 |doi=10.1126/science.1090852}}</ref>地層中常見[[鐵]]、[[鎳]]、[[矽]]微粒。
<ref name="Kaiho_etal_2001">{{en}}{{cite journal | author=Kaiho K, Kajiwara Y, Nakano T, Miura Y, Kawahata H, Tazaki K, Ueshima M, Chen Z, Shi GR | title=End-Permian catastrophe by a bolide impact: Evidence of a gigantic release of sulfur from the mantle | journal=Geology | volume=29 | issue=9 | year=2001 | pages=815–818 |url=http://geology.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/26/11/979|accessdate=2007-10-22}}</ref>但是,上述證據的真實性多受到懷疑。<ref name="Farley_etal_2001">{{en}}{{cite journal | author=Farley KA, Mukhopadhyay S, Isozaki Y, Becker L, Poreda RJ | title=An extraterrestrial impact at the Permian–Triassic boundary? | journal=Science | volume=293 | issue=5539 | year=2001 | pages=2343 | doi=10.1126/science.293.5539.2343a}}</ref><ref name="Koeberl_etal_2002">{{en}}{{cite journal | author=Koeberl C, Gilmour I, Reimold WU, Philippe Claeys P, Ivanov B | title=End-Permian catastrophe by bolide impact: Evidence of a gigantic release of sulfur from the mantle: Comment and Reply | journal=Geology | volume=30 | issue=9 | year=2002 | pages=855–856|doi=10.1130/0091-7613(2002)030%3C0855:EPCBBI%3E2.0.CO;2}}</ref><ref name="Isbell_etal_1999">{{en}}{{cite journal | author=Isbell JL, Askin RA, Retallack GR | title=Search for evidence of impact at the Permian–Triassic boundary in Antarctica and Australia; discussion and reply | journal=Geology | volume=27 | issue=9 | year=1999 | pages=859–860|doi=10.1130/0091-7613(1999)027%3C0859:SFEOIA%3E2.3.CO;2}}</ref><ref name="Koeberl_etal_2004">{{en}}{{cite journal | author=Koeberl K, Farley KA, Peucker-Ehrenbrink B, Sephton MA | title=Geochemistry of the end-Permian extinction event in Austria and Italy: No evidence for an extraterrestrial component | journal=Geology | volume=32 | issue=12 | year=2004 | pages=1053–1056 |doi=10.1130/G20907.1}}<br/></ref>在南極洲[[石墨峰]](Graphite Peak)發現的衝擊石英,經過光學顯微鏡與穿透式電子顯微鏡重新檢驗後,發現其中的結構並非由撞擊產生,而是[[形變]]與地殼活動(例如火山)造成的。<ref name="Langanhorst_etal_2005">{{en}}{{cite conference | author=Langenhorst F, Kyte FT & Retallack GJ | title=Reexamination of quartz grains from the Permian–Triassic boundary section at Graphite Peak, Antarctica | booktitle=Lunar and Planetary Science Conference XXXVI |year=2005 |url=http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2005/pdf/2358.pdf|accessdate=2007-07-13
|format=PDF}}</ref>

目前已經發現數個可能與二疊紀末滅絕事件有關的隕石坑,包含:澳洲西北外海的[[貝德奧高地‎]]、<ref name="becker_etal_2004">{{en}}{{cite journal | author=Becker L, Poreda RJ, Basu AR, Pope KO, Harrison TM, Nicholson C, Iasky R | title=Bedout: a possible end-Permian impact crater offshore of northwestern Australia | journal=Science | volume=304 | issue=5676 | year=2004 | pages=1469–1476 | url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/304/5676/1469}}</ref>[[南極洲]]東部的[[威爾克斯地隕石坑‎]]。<ref name="vfp06">{{en}}{{cite journal | author=von Frese RR, Potts L, Gaya-Pique L, Golynsky AV, Hernandez O, Kim J, Kim H & Hwang J | title= Permian–Triassic mascon in Antarctica | journal=Eos Trans. AGU, Jt. Assem. Suppl. | volume=87 | issue=36 | year=2006 | pages=Abstract T41A-08 |url=http://www.agu.org/cgi-bin/SFgate/SFgate?language=English&verbose=0&listenv=table&application=sm06&convert=&converthl=&refinequery=&formintern=&formextern=&transquery=von%20frese&_lines=&multiple=0&descriptor=%2fdata%2fepubs%2fwais%2findexes%2fsm06%2fsm06%7c789%7c3849%7cPermian-Triassic%20Mascon%20in%20Antarctica%7cHTML%7clocalhost:0%7c%2fdata%2fepubs%2fwais%2findexes%2fsm06%2fsm06%7c6292543%206296392%20%2fdata2%2fepubs%2fwais%2fdata%2fsm06%2fsm06.txt Abstract|accessdate=2007-10-22}}</ref>但沒有可信服的證據,可證明這兩個地形是由撞擊產生。以威爾克斯地隕石坑‎為例,這個位在冰原下的凹地,年代無法確定,可能晚於二疊紀末滅絕事件才形成。

如果二疊紀末滅絕事件的主因是由于撞擊,很有可能隕石坑已經消失於地表。地球表面有70%是海洋,所以隕石或彗星撞擊海洋的機率,是撞擊陸地的兩倍以上。但是,地球的[[海洋地殼]]會因聚合與隱沒作用而消失於地表,所以目前無法找到距今2億年以上的海洋地殼。如果當時有非常大型的撞擊事件,撞擊會使該處地殼破裂、變薄,造成大量的熔岩。<ref name="Jones_etal_2002">{{en}}{{cite journal | author=Jones AP, Price GD, Price NJ, DeCarli PS, Clegg RA | title=Impact induced melting and the development of large igneous provinces | journal=Earth and Planetary Science Letters | volume=202 | issue=3 | year=2002 | pages=551–561 |doi=10.1016/S0012-821X(02)00824-5}}</ref>

撞擊理論最受到關注的原因是,它可與其他滅絕現象產生因果連結,<ref name="White"/>例如[[西伯利亞地盾]]火山爆發,可能由大型撞擊產生,<ref name="Hager, Bradford H, 2001; Elkins Tanton, Linda T">{{en}}{{cite conference | author=AHager, Bradford H | title=Giant Impact Craters Lead To Flood Basalts: A Viable Model | booktitle=CCNet 33/2001: Abstract 50470 |year=2001 |url=http://abob.libs.uga.edu/bobk/ccc/cc030101.html}}</ref>甚至是大型撞擊的[[對蹠點]]。<ref name="Hagstrum, Jonathan T, 2001">{{en}}{{cite conference | author=Hagstrum, Jonathan T | title=Large Oceanic Impacts As The Cause Of Antipodal Hotspots And Global Mass Extinctions | booktitle=CCNet 33/2001: Abstract 50288 |year=2001 |url=http://abob.libs.uga.edu/bobk/ccc/cc030101.html}}</ref><ref name="White"/>即使撞擊發生於海洋,隕石坑因為隱沒帶而消失於地表,應會留下其他證據。如同[[白堊紀-第三紀滅絕事件]],如果有撞擊事件發生,會產生大量撞擊拋出物,相同時代的許多地層會發現大量[[親鐵元素]],例如[[銥]]。若滅絕事件由隕石撞擊引發,可以解釋在滅絕後,生物沒有快速的適應演化。

===火山爆發===
[[Image:LatePermianGlobal.jpg| right | thumb | 300px |接近[[二疊紀]]/[[三疊紀]]交界時的全球地圖。[[西伯利亞地盾]]火山爆發位於北方淺海的東岸。[[峨嵋山地盾]]火山爆發時間較早,位置在東方大型獨立島嶼。]]
[[Image:Extent of Siberian traps german.png|thumb|300px|[[西伯利亞地盾]]的熔岩範圍]]
在二疊紀的最後一期,發生兩個大規模火山爆發:[[西伯利亞地盾]]、[[峨嵋山地盾]]。峨嵋山地盾位於現今[[中國]][[四川省]],規模較小,形成時間是[[瓜達鹿白階]]末期,形成時的位置接近赤道。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Zhou, M-F., Malpas, J, Song, X-Y, Robinson, PT, Sun, M, Kennedy, AK, Lesher, CM & Keays, RR|year=2002|title=A temporal link between the Emeishan large igneous province (SW China) and the end-Guadalupian mass extinction|journal=Earth and Planetary Science Letters |volume=196 |issue=3–4 |pages=113–122|doi=10.1016/S0012-821X(01)00608-2}}</ref>西伯利亞地盾火山爆發是地質史上已知最大型的火山爆發之一,熔岩面積達200萬平方公里。西伯利亞地盾火山爆發原本被認為持續約數百萬年,但近年的研究認為西伯利亞地盾形成於2億5120萬年前(誤差值為30萬年),在二疊紀末期。<ref name="Jin2000"/><ref>{{en}}{{cite journal|author=Mundil, R., Ludwig, K.R., Metcalfe, I. & Renne, P.R|year=2004|title=Age and Timing of the Permian Mass Extinctions: U/Pb Dating of Closed-System Zircons |journal=Science |volume=305 |issue=5691 |pages=1760–1763 |doi=10.1126/science.1101012}}</ref>

峨嵋山地盾與西伯利亞地盾火山爆發,可能製造大量灰塵與酸性微粒,遮蔽照射到地表的陽光,妨礙陸地與海洋透光帶的生物進行光合作用,進而遭成食物鏈的崩潰。大氣層中的酸性微粒,最後形成[[酸雨]]降落到地表。酸雨對陸地植物、可製造[[碳酸鈣]]硬殼的[[軟體動物]]與[[浮游生物]]造成傷害。火山爆發也釋放大量[[二氧化碳]],形成[[全球暖化]]。大氣層中的灰塵與酸性物質降落到地表之後,過量的二氧化碳持續形成溫室效應。<ref name="White"/>

與其他火山相比,西伯利亞地盾更為危險。[[洪流玄武岩]]會產生大量的流動性熔岩,只會噴發少量的蒸氣、碎屑進入大氣層。但是,西伯利亞地盾火山爆發的噴出物質,似乎有20%是火山碎屑,這些火山灰與火山礫進入大氣層後,會造成短時期的氣候寒冷。<ref>{{en}}[http://hoopermuseum.earthsci.carleton.ca/pt_boundary/Causes/volcanics.html "Permian–Triassic Extinction - Volcanism"]</ref>帶有[[玄武岩]]的熔岩侵入[[碳酸鹽]]岩、或帶有大型煤層的地區,會產生大量的二氧化碳,會在大氣層的灰塵降落到地表後,造成全球暖化。<ref name="White"/>

這些火山爆發事件的規模是否足以造成二疊紀末滅絕事件,仍有爭議。峨嵋山地盾接近赤道區,火山爆發所製造的灰塵與酸性物質,會對全世界造成影響。西伯利亞地盾的規模較大,但位置在北極區內,或在北極區附近。如果西伯利亞地盾火山爆發的持續時間在20萬年內,會使大氣層中的二氧化碳達到正常程度的兩倍。近年的氣候模型顯示,大氣層中的二氧化碳含量加倍,會使全球氣候上升1.5°C到4.5°C,這會造成嚴重的影響,但沒有到二疊紀-三疊紀滅絕事件的嚴重程度。<ref name="White">{{en}}{{cite journal|author=White RV|year=2002|journal=Phil. Trans. Royal Society of London |volume=360 |pages=2963-2985 |url=http://www.le.ac.uk/gl/ads/SiberianTraps/Documents/White2002-P-Tr-whodunit.pdf|title=Earth’s biggest 'whodunnit': unravelling the clues in the case of the end-Permian mass extinction|doi=10.1098/rsta.2002.1097|accessdate=2008-01-12|format=PDF}}</ref>

在2005年,[[日本]][[NHK]]與[[加拿大]][[加拿大國家電影委員會|國家電影委員會]]([http://www.nfb.ca/index.php NFB])製作的《[[地球大紀行]]》(Miracle Planet)電視節目,提出火山爆發形成的輕微全球暖化,導致[[甲烷水合物]]的氣化;由於[[甲烷]]氣體對全球暖化的影響,是二氧化碳的45倍,甲烷水合物的氣化進而導致不斷循環的全球暖化。

===甲烷水合物的氣化===
科學家們已在全球許多地點的[[二疊紀]]末[[碳酸鹽]]礦層中,發現當時的[[碳13]]/[[碳12]]比例有迅速減少的跡象,減少了約10‰左右<ref>{{en}}{{cite journal|author=Palfy J, Demeny A, Haas J, Htenyi M, Orchard MJ, & Veto I|year=2001|title=Carbon isotope anomaly at the Triassic– Jurassic boundary from a marine section in Hungary|journal=Geology|volume=29|issue=11|pages=1047–1050|doi=10.1130/0091-7613(2001)029%3C1047:CIAAOG%3E2.0.CO;2}}</ref><ref name="Twitchett"/>從二疊紀末開始,碳13/碳12比例發生了一系列的上升與下降現象,直到三疊紀中期才穩定、停止;而發生於二疊紀末的第一次變動,是其中規模最大、最迅速的變動。在三疊紀中期,碳13/碳12比例穩定之後,可製造[[碳酸鈣]]的動物開始復原。<ref name=Payne2004>{{en}}{{cite journal | author = Payne, J.L. | coauthors = Lehrmann, D.J.; Wei, J.; Orchard, M.J.; Schrag, D.P.; Knoll, A.H. | year = 2004 | title = Large Perturbations of the Carbon Cycle During Recovery from the End-Permian Extinction | journal = Science | volume = 305 | issue = 5683 | pages = 506 | doi = 10.1126/science.1097023 | url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/305/5683/506 | pmid = 15273391}}</ref>

碳13/碳12比例的下降,可能有以下多種因素:<ref name="Berner2002"/>
*火山爆發產生的氣體,其碳13/碳12比例低於正常值約5~8‰。但若要使全球的碳13/碳12比例下降約10‰,其火山爆發的規模將超越目前已知的任何地質紀錄。<ref name="Dickens1995">{{en}}{{cite journal |author=Dickens GR, O'Neil JR, Rea DK & Owen RM|year=1995|title=Dissociation of oceanic methane hydrate as a cause of the carbon isotope excursion at the end of the Paleocene |journal=Paleoceanography |volume=10 |issue=6 |pages=965–71 |doi=10.1029/95PA02087}}</ref>
*生物活動降低,使環境中的碳12更慢被攝取,更多碳12進入沉積層,而使碳13/碳12比例降低。所有的化學反應是建立在[[原子]]間的[[電磁力]]。較輕的同位素,其化學反應較快。所以生物化學過程會用到較輕的同位素。但關於[[古新世-始新世交替時期最大熱量]]([http://en.wikipedia.org/wiki/Paleocene-Eocene_Thermal_Maximum PETM])事件的研究發現,該時期的碳13/碳12比例小幅降低約3到4‰。即使將全部的有機碳(包含生物、土壤、海洋)進入土壤沉積層中,也不會達到古新世/始新世交替時的小幅度碳13/碳12比例下降。由此可知生物活動降低不是二疊紀末期的碳13/碳12比例降低的原因。<ref name="Dickens1995"/>
*埋在沉積層中的死亡生物,體內的碳13/碳12比例小於正常值約20到25‰。就理論上而言,如果海平面迅速降低,淺海地區的沉積層曝露到空氣後,開始氧化作用。但若要使全球的碳13/碳12比例下降約10‰,要有6.5到8.4兆噸有機碳經氧化後形成,而沉積層本身需要數十萬年的氧化。這似乎不太可能發生。<ref name="Erwin1993"/>
*間歇性海洋高氧與缺氧事件,也可能是三疊紀早期的碳13/碳12比例下降的原因。<ref name=Payne2004/>全球性的海洋缺氧現象,本身也是滅絕事件的原因之一。二疊紀末期到三疊紀早期的陸地,多為熱帶地區。熱帶的大型河流會將沉積層中有有機碳帶入海洋,尤其是低緯度的鄰近海盆。生物化學過程會用到較輕的同位素,所以有機碳的碳13/碳12比例低。大量有機碳的迅速(以相對而言)釋放與沉降,可能會引發間歇性的高氧/缺氧事件。<ref name="SchragBernerEtAl2002SnowballEarth">{{en}}{{ cite journal | author=Schrag, D.P., Berner, R.A., Hoffman, P.F., and Halverson, G.P. | title=On the initiation of a snowball Earth | journal=Geochemistry Geophysics Geosystems | volume=3| issue=6 doi=10.1029/2001GC000219 | year=2002 | url=http://www.agu.org/pubs/crossref/2002/2001GC000219.shtml | pages=1036 }} Preliminary abstract at {{ cite web | url=http://gsa.confex.com/gsa/2001ESP/finalprogram/abstract_8038.htm | title=On the initiation of a snowball Earth | author=Schrag, D.P. | publisher=Geological Society of America | month=June | year=2001}}</ref>[[元古宙]]晚期到[[寒武紀]]交接時期,也曾發生碳13/碳12比例的下降,可能與此相關,或是其他與海洋相關的因素。<ref name=Payne2004/>
[[Image:Burning hydrate inlay US Office Naval Research.jpg|right|frame|[[甲烷水合物]]即俗稱的'''可燃冰''',大部分位在[[大陸棚]],被視為未來的潛在能源之一。]]
其他的理論則有:海洋大量釋放二氧化碳、<ref name="Benton2003"/>以及全球的碳循環系統經歷長時間的重整。<ref name="Berner2002"/>

但最有可能導致全球性碳13/碳12比例下降的因素,是[[甲烷水合物]]氣化產生的[[甲烷]]。<ref name="Erwin1993"/>而利用碳循環模型模擬的結果,甲烷最有可能導致如此大幅的下降。<ref name="Berner2002">{{en}}{{cite journal | author = Berner, R.A. | year = 2002 | title = Examination of hypotheses for the Permo-Triassic boundary extinction by carbon cycle modeling | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences | pages = 32095199 | doi = 10.1073/pnas.032095199 | volume = 99 | pmid = 11917102}}</ref><ref name="Benton2003">{{en}}{{cite journal | author = Benton, M.J. | coauthors = Twitchett, R.J. | year = 2003 | title = How to kill (almost) all life: the end-Permian extinction event | journal = Trends in Ecology & Evolution | volume = 18 | issue = 7 | pages = 358–365 | doi = 10.1016/S0169-5347(03)00093-4 }}</ref>甲烷水合物是固態形式的水於晶格(水合物)中包含大量的甲烷。甲烷是由[[甲烷菌]]製造,碳13/碳12比例低於正常值約60‰。甲烷在特定的壓力與溫度下,會形成包合物,例如[[永凍層]]的近表層,並在[[大陸棚]]、更深的海床等地區大量形成。甲烷水合物通常出現在海平面300公尺以下的沉積層。最深可在水深2000公尺處發現,淡大部分在水深1100公尺以上。<ref name="Dickens2001">{{en}}{{cite journal|author=Dickens GR|year=2001|title=The potential volume of oceanic methane hydrates with variable external conditions|journal=Organic Geochemistry|volume=32|issue=10|pages=1179–1193|doi=10.1016/S0146-6380(01)00086-9}}</ref>

西伯利亞地盾火山爆發產生的熔岩面積,是以往認定的兩倍以上,新發現的熔岩地區,在二疊紀末時幾乎是淺海。極有可能這些淺海地區蘊含[[甲烷水合物]],熔岩流入海床後,促使甲烷水合物的汽化。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Reichow MK, Saunders AD, White RV, Pringle MS, Al'Muhkhamedov AI, Medvedev AI & Kirda NP|year=2002|title=<sup>40</sup>Ar/<sup>39</sup>Ar Dates from the West Siberian Basin: Siberian Flood Basalt Province Doubled|journal=Science|volume=296|issue=5574|pages=1846–1849|doi=10.1126/science.1071671}}</ref>

由於甲烷本身是種非常強的[[溫室氣體]],大量的甲烷被視為造成全球暖化的主要原因。證據顯示該時期的全球氣溫上升,赤道區上升約6°C,高緯度地區上升更多。例如:[[氧]]18/氧16比例的下降、<ref>{{en}}{{cite journal|author=Holser WT, Schoenlaub H-P, Attrep Jr M, Boeckelmann K, Klein P, Magaritz M, Orth CJ, Fenninger A, Jenny C, Kralik M, Mauritsch H, Pak E, Schramm J-F, Stattegger K & Schmoeller R|year=1989|title=A unique geochemical record at the Permian/Triassic boundary|journal=Nature|volume=337|issue=6202|pages=39–44|doi=10.1038/337039a0}}</ref>[[舌羊齒]]植物群(舌羊齒與生存於相同地區的植物)消失,由生存於低緯度的植物群取代。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Dobruskina IA|year=1987|title=Phytogeography of Eurasia during the early Triassic|journal=Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology|volume=58|issue=1-2|pages=75–86|doi= 10.1016/0031-0182(87)90007-1}}</ref><ref name="TannerLucas"/>

碳13/碳12比例的變動,被認為與大量釋放的甲烷有關,但兩者在三疊紀早期的變動模式,並不吻合。要造成如此大的氣候變遷,所需要的甲烷量,是引發古新世-始新世交替時期最大熱量的五倍。<ref name="Payne2004"/>但三疊紀早期曾出現大量碳13,使碳13/碳12比例迅速增加,而後下降。<ref name="Payne2004"/>

===海平面改變===
當原本沉浸的海床露出海平面時,會造成海退。海平面的下降會使淺海的生存區域減少,破壞當地的生態系統。淺海的可棲息地,富含食物鍊下層的生物,這些生物的減少,使賴其以維生的生物競爭食物更激烈。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Newell ND|year=1971|title=An Outline History of Tropical Organic Reefs|journal=American Museum novitates|volume=2465|pages=1-37|url=http://digitallibrary.amnh.org/dspace/bitstream/2246/2673/1/N2465.pdf|accessdate=2007-11-03|format=PDF}}</ref>海退與滅絕事件之間似乎有部份關聯,但另有證據認為兩者間沒有關係,而海退會形成新的棲息地。<ref name="TannerLucas"/>海平面的變化,同時也導致海底沉積物的變化,並影響海水溫度與[[鹽度]],進一步造成海生生物的多樣性衰退。<ref>{{en}}{{cite journal|author=McRoberts, C.A., Furrer, H., Jones, D.S.|year=1997|title=Palaeoenvironmental interpretation of a Triassic– Jurassic boundary section from western Austria based on palaeoecological and geochemical data. |journal=Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology|volume=136|issue=1-4|pages=79– 95|doi=10.1016/S0031-0182(97)00074-6 }}</ref>

===海洋缺氧===
有證據顯示,二疊紀末期的海洋發生了[[缺氧]]事件。在[[格陵蘭]]東部的一個二疊紀末期海相沉積層,指出當時有明顯、快速的海洋缺氧現象。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Wignall PB & Twitchett RJ|year=2002|title=Permian–Triassic sedimentology of Jameson Land, East Greenland: Incised submarine channels in an anoxic basin|journal=Journal of the Geological Society|volume=159|issue=6|pages=691-703|doi=110.1144/0016-764900-120}}</ref>而數個二疊紀末沉積層的[[鈾]]/[[釷]]比例,也指出在這次滅絕事件發生時,海洋有嚴重的缺氧現象。<ref name="MonasterskyScienceNews19960525">{{en}}{{Citation | last=Monastersky | first=R. | publication-date=May 25, 1996 | title=Oxygen starvation decimated Permian oceans | periodical=Science News | url=http://findarticles.com/p/articles/mi_m1200/is_n21_v149/ai_18351222}}</ref>

缺氧事件可能導致海洋生物的大量死亡,只有棲息於海底泥層、可以進行[[缺氧呼吸]]的[[細菌]]不受影響。另有證據顯示,這次海洋缺氧事件,造成海床大量釋放[[硫化氫]]。

海洋缺氧事件的原因,可能是長時間的全球暖化,降低赤道區與極區之間的溫度梯度,進而造成[[溫鹽環流]]系統的緩慢,甚至停止。溫鹽環流系統的緩慢或停止,可能使得海洋中的含氧量減少。<ref name="MonasterskyScienceNews19960525" />

但是,某些研究人員架構出二疊紀末期的海洋溫鹽環流系統,認為當時的溫鹽環流系統無法解釋深海區域的缺氧現象。<ref name="ZhangEtAl2001" />

===硫化氫===
二疊紀末期發生的海洋缺氧事件,可能使[[硫酸鹽還原菌]]成為海洋生態系統中的優勢物種,包含[[脫硫桿菌目]]、[[脫硫弧菌目]]、[[互營桿菌目]]、[[熱脫硫桿菌門]],這些生物會製造大量的[[硫化氫]],過量的硫化氫會對陸地、海洋中的動植物造成毒害,並破壞[[臭氧層]],使生物暴露在[[紫外線]]下。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Kump LR, Pavlov A, & Arthur MA|year=2005|title=Massive release of hydrogen sulfide to the surface ocean and atmosphere during intervals of oceanic anoxia|journal=Geology|volume=33|issue=5|pages=397–400|doi=10.1130/G21295.1}}</ref>在二疊紀末到三疊紀早期發現許多[[綠菌]],它們進行不產氧[[光合作用]],釋放出硫化氫。綠菌的興盛時期,與二疊紀末滅絕事件和事後的長期復原,時期相符。<ref>{{en}}{{cite journal|author=Grice K, Cao C, Love GD, Bottcher ME, Twitchett RJ, Grosjean E, Summons RE, Turgeon SC, Dunning W & Yugan J|year=2005|title= Photic Zone Euxinia During the Permian–Triassic Superanoxic Event|journal=Science|volume=307|issue=5710|pages=706-709|doi=10.1126/science.110432}}</ref>大氣層中的二氧化碳增加,植物卻大規模滅亡,硫化氫理論可以解釋植物的大規模滅亡。二疊紀末地層中的孢子化石,多數帶有不正常特徵,可能是由硫化氫破壞[[臭氧層]],大量的[[紫外線]]進入地表造成。
[[Image:Pangaea continents.png| thumb | right | 200px |[[盤古大陸]]的地圖]]

===盤古大陸的形成===
在[[二疊紀]]中期(約是[[烏拉爾世]]的[[空谷階]]),幾乎地表的所有大陸聚合成盤古大陸,盤古大陸由[[泛大洋]]環繞者,而[[東亞]]部份直到二疊紀末期才與盤古大陸聚合。<ref>{{en}}[http://www.palaeos.com/Paleozoic/Permian/Permian.htm The Permian - Palaeos]</ref>盤古大陸的形成,使得全球大部分的淺水區域消失,而淺水區域是海洋中最多生物棲息的部份。原本隔離的大陸架連接之後,使彼此獨立的生態系統開始互相競爭。盤古大陸的形成,造成了單一的海洋循環系統,以及單一的大氣氣候系統,在盤古大陸的海岸形成[[季風氣候]],而廣大的內陸則形成乾旱的氣候。

在盤古大陸形成後,海洋生物數量減少,滅亡比例接近其他大型[[滅絕事件]]。盤古大陸的形成,似乎對陸地生物沒有造成嚴重的變化,二疊紀晚期的[[獸孔目]]反而因此擴大生存領域、更為多樣性。盤古大陸的形成,使海洋生物開始減少,但不是導致二疊紀末滅絕事件的直接原因。<br clear="all" />

===多重原因===
二疊紀-三疊紀末滅絕事件的產生原因,可能由上述事件連鎖、交錯形成,並日趨嚴重。[[西伯利亞地盾]]的火山爆發,除了產生大量的[[二氧化碳]]與[[甲烷]],也破壞鄰近地區的煤層與大陸架。接下來的全球暖化,間接導致地質歷史中最嚴重的海洋缺氧事件。海洋的缺氧,使[[綠菌]]等進行進行不產氧[[光合作用]]生物的興起,它們釋放出大量的[[硫化氫]]。

但是,這連鎖、交錯的事件,部分環節相當薄弱。碳13/碳12比例的變動,被認為與大量釋放的甲烷有關,但兩者在三疊紀早期的變動模式,並不吻合。<ref name="Payne2004"/>二疊紀末期的海洋[[溫鹽環流]]系統,不會造成深海區域的缺氧事件。<ref name="ZhangEtAl2001">{{ cite journal| author=Zhang R, Follows, MJ, Grotzinger, JP, & Marshall J| title =Could the Late Permian deep ocean have been anoxic?| journal =Paleoceanography| volume =16| issue =3| pages =317–329|year=2001| doi = 10.1029/2000PA000522 | url=http://www.agu.org/pubs/crossref/2001/2000PA000522.shtml}}
</ref>

==注释==
{{reflist|2}}

==延伸阅读==
*{{en}}{{aut|Over, Jess}} (editor), ''Understanding Late Devonian and Permian–Triassic Biotic and Climatic Events'', (Volume 20 in series Developments in Palaeontology and Stratigraphy (2006). The state of the inquiry into the extinction events.
*{{en}}{{aut|Sweet, Walter C.}} (editor), ''Permo–Triassic Events in the Eastern Tethys : Stratigraphy Classification and Relations with the Western Tethys'' (in series World and Regional Geology)

==外部連結==
;'''專門性:'''
*[http://palaeo.gly.bris.ac.uk/Palaeofiles/Permian/intro.html 二疊紀-三疊紀滅絕事件:化石證據、滅亡物種、滅絕原因與分析]
*[http://www.geocities.com/earthhistory/permo.htm 二疊紀-三疊紀滅絕事件:海洋、陸地動物與植物的滅絕,碳、氧、鍶同位素的變化,年代測定,時間與過程模式]
*[http://beckerantarctica.crustal.ucsb.edu/research_papers.html 與二疊紀末滅絕事件有關的南極洲冰層證據]
;'''新聞性:'''
*[http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2008/9/210958.html?id=210958 科學網:2.5億年前兩大物種滅絕之謎獲突破性進展]
*[http://www.historyfiles.co.uk/FeaturesPrehistory/Permian_Extinction01.htm BBC:二疊紀末滅絕事件的複雜原因]
*[http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/dayearthdied.shtml BBC2:在2.5億年前,地球上的生物幾乎滅亡]
*[http://www.spaceref.com/news/viewpr.rss.html?pid=19996/ SpaceRef:南極洲冰層下的隕石坑(影像由俄亥俄州立大學提供)]
*[http://www.sciencedaily.com/releases/2005/02/050223130549.htm Science Daily:全球暖化使大氣層充滿硫化氫,並導致二疊紀末滅絕事件]
*[http://www.sciencedaily.com/releases/2006/06/060601174729.htm Science Daily:南極洲的冰層下發現疑似隕石坑的大坑洞]
*[http://www.space.com/scienceastronomy/060601_big_crater.html SPACE.com:南極洲發現地表最大的隕石坑,可能是地質年代中最嚴重的生物滅絕有關]]
*[http://www.space.com/scienceastronomy/planetearth/extinction_permian_000907.html Space.com:地層中的二疊紀末生物滅絕證據]
*[http://nai.arc.nasa.gov/news_stories/news_detail.cfm?ID=286 NAI:二疊紀滅絕事件是否由撞擊事件導致?]

[[Category:二叠纪]]
[[Category:三疊紀]]
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[[Category:撞擊事件]]
[[Category:火山]]

[[bg:Масово измиране Перм-Триас]]
[[ca:Extinció del Permià-Triàsic]]
[[en:Permian–Triassic extinction event]]
[[es:Extinción masiva del Pérmico-Triásico]]
[[eu:Permo-Triasiar iraungipen masiboa]]
[[fi:Permikauden joukkotuho]]
[[fr:Extinction du Permien]]
[[hu:Perm-triász kihalási esemény]]
[[ja:P-T境界]]
[[lt:Permo-triaso masinis rūšių išnykimas]]
[[nl:Perm-Trias-massa-extinctie]]
[[nn:Perm-trias-utryddinga]]
[[pl:Wymieranie permskie]]
[[pt:Extinção do Permiano-Triássico]]
[[ru:Массовое пермское вымирание]]
[[sk:Veľké permské vymieranie]]
[[sl:Permsko-triasno izumrtje]]
[[sv:Perm-trias-utdöendet]]

2008年10月29日 (三) 09:20的版本

二疊紀-三疊紀滅絕事件(Permian–Triassic extinction event)是個大規模物种滅絕事件,發生於古生代二疊紀中生代三疊紀之間,約2億5140萬年前。[1][2]若以消失的計算,當時地球上70%的陸生脊椎動物,以及高達96%的海中生物消失;[3]這次滅絕事件也造成昆蟲的唯一一次大量滅絕,計有57%的與83%的消失。[4][5]在滅絕事件之後,陸地與海洋的生態圈花了數百萬年才完全恢復,比其他大型滅絕事件更久。[3]此次滅絕事件是地質年代的五次大型滅絕事件中,規模最龐大的一次,因此又非正式稱為大滅絕(Great Dying),或是大規模滅絕之母(Mother of all mass extinctions)。[6]

二疊紀-三疊紀滅絕事件的過程與成因仍在爭議中。[7]根據不同的研究,這次滅絕事件可分為一[1]到三[8]個階段。第一個小型高峰可能因為環境的逐漸改變,原因可能是海平面改變、海洋缺氧盤古大陸形成引起的乾旱氣候;而後來的高峰則是迅速、劇烈的,原因可能是撞擊事件火山爆發、或是海平面驟變,引起甲烷水合物的大量釋放。[9]

年代測定

在2000年之前,二疊紀與三疊紀交界的地層很少被發現,因此科學家們很難準確地估算滅絕事件的年代與經歷時間,以及影響的地理範圍。[10]在1998年,科學家研究中國浙江省長興縣煤山附近的二疊紀/三疊紀岩層,他們採用鈾-鉛測年方法,研究鋯石中的/比例,[2]估計二疊紀-三疊紀滅絕事件的發生年代為2億5140萬年前(誤差值為30萬年),並發現此後有隨者時間持續增高的滅絕比例。[1]在滅絕事件發生時,全球各地的碳13/碳12比例極速下降約9‰。[11][12][13][14][15]因為二疊紀/三疊紀的界線難以用放射性定年法測定,科學家們多用急遽下降的碳13/碳12比例,測定岩層中的二疊紀/三疊紀交界。[16]

在二疊紀與三疊紀交接時期,陸地與海生真菌曾有急遽的增加,原因應是當時有大量的植物與動物死亡,使得真菌得以迅速繁衍。[17]因為二疊紀/三疊紀的界線難以用放射性定年法測定,也缺乏參考用的標準化石,古動物學界一度使用真菌的繁衍高峰,測定岩層中的二疊紀/三疊紀交界。但是真菌定年法的最初提倡者,指出真菌的繁衍高峰,可能是三疊紀最早期生態系統的反覆發生現象。[17]真菌的繁衍高峰理論在最近幾年遭到許多質疑,例如:最常發現的真菌孢是Reduviasporonites,在近年被發現其實是藻類化石、 [18][11]真菌的繁衍高峰似乎不是全球性現象、[19][20]在許多地層中,真菌的繁衍高峰與二疊紀/三疊紀界線並不一致。[21]藻類被誤認為真菌胞,可能代表三疊紀時期全球各地湖泊增加,而非生物的大量死亡與腐爛。[22]

關於這次滅絕的過程、經歷時間、以及不同生物群的滅絕模式,仍然相當模糊。一些證據顯示這次滅絕事件持續約數百萬年,而在二疊紀的最後100萬年,急遽地達到高峰。[21][23]在2000年,科學家研究浙江煤山的許多富含化石的地層,藉由統計分析指出,這次滅絕事件只有一個滅亡高峰期。[1]但是,之後近年的研究指出不同的生物群在不同的時間點滅亡;舉例而言,雖然年代難以確定,介形綱(Ostracoda)與腕足動物的大規模滅絕,先後相差了72萬年到122萬年之間。[24]格陵蘭東部的一個化石保存良好的地層,動物的衰退集中在6萬到1萬年之間,而植物的衰退則持續約數十萬年之久,但也顯示滅絕事件對造成全面性的影響。[25]一個較早期的研究,認為當時有兩個滅絕高峰期,相隔500萬年,這段期間的生物滅絕高於正常標準;而最後的滅絕高峰,造成當時約80%的海洋生物滅亡,其餘海生生物則多在第一次的滅絕高峰與滅絕間期消失;近年仍有研究引用這個假設。[26]若根據此一理論,第一次的滅絕高峰發生於二疊紀瓜達鹿白階末期。[27]

瓜達鹿白階末期滅絕事件對海生生物的衝擊,隨者地區與物種的不同,而有不同程度的影響。舉例而言,腕足動物珊瑚有嚴重的大量滅亡。[28][29]所有的恐頭獸類滅亡,僅有一屬繼續存活;[30]有孔蟲門中,體型大型的紡錘蟲目(Fusulinida)也僅有費伯克蜓科(Verbeekinidae)繼續存活、[31]

滅絕模式

滅亡的海生動物 滅亡比例 備註
海生無脊椎動物

有孔蟲門

97% 紡錘蟲科滅亡,大部分在事件發生前滅亡

放射蟲門 (浮游生物)

99%[32]

珊瑚綱 (海葵珊瑚…等)

96% 四射珊瑚床板珊瑚滅亡

苔蘚動物門

79% 小窗格苔蘚蟲變口目隱口目滅亡

腕足動物門

96% 正形貝目長身貝目滅亡

雙殼綱

59%  

腹足綱 (蝸牛)

98%  

菊石亞綱 (頭足綱)

97%  

海百合綱 (棘皮動物門)

98% 游離海百合圓頂海百合滅亡

海蕾綱 (棘皮動物門)

100% 可能在這次滅絕事件前不久滅亡

三葉蟲綱

100% 泥盆紀開始衰退,在滅絕事件發生前僅有兩屬存活

板足鱟綱 (俗稱海蠍)

100% 可能在這次滅絕事件前不久滅亡

介形綱(小型甲殼亞門)

59%  

筆石綱

100% 泥盆紀開始衰退(與羽鰓綱是近親)
魚類

棘魚綱

100%  

盾皮魚綱

100%  

海中生物

在二疊紀-三疊紀滅絕事件中,海生非脊椎動物的滅亡程度最大。在中國南部的一些富含化石的地層,在329屬的海生無脊椎動物中,有280屬在二疊紀最後兩個沉積層(以發現牙形石化石為標準)消失。[1]

根據統計分析的結果,二疊紀末海洋生物的物種數量降低,多是因為滅亡,而非物種形成的減少。[33]

在正常時期,底棲生物的滅亡率高。這次滅絕事件使底棲生物的滅亡率,達到正常時期的數倍。[34][35]以滅絕比例來看,海洋生物遭受災難性的滅亡。[36][6][1][37]

繼續存活的海生無脊椎動物則包含:腕足動物門(牠們的數量在滅絕事件後持續了一段緩慢的衰退)、菊石亞綱齒菊石目海百合綱(幾乎滅亡,但後來再度繁盛、多樣化)。

滅亡比例最高的海洋生物,通常具有良好的循環系統、複雜的氣體交換機制、以及部分的鈣質外殼。鈣質外殼最多的物種,是滅亡比例最高的生物。[38][39]以腕足動物為例,繼續存活的物種體型較小,且是多樣化生物群落中的數量稀少成員。[40]

自從二疊紀中期(羅德階,Roadian)之後,菊石亞綱已經歷長時間的衰退,達約3000萬年之久。瓜達鹿白階(Guadalupian)末期的有限度滅絕事件,使菊石的差異性大幅減少,環境因素可能導致這次的滅絕事件。菊石的低多樣性與低差異性持續到二疊紀末滅絕事件;然而,二疊紀末滅絕事件的範圍廣泛、過程迅速。在三疊紀,菊石開始迅速多樣化,但物種之間的差異性仍然不大。[41]

在二疊紀時期,菊石的形態空間逐漸有限。在進入三疊紀的數百萬年後,菊石再度發展出原始的形態空間,但不同演化支已出現差異。[42]

陸地無脊椎動物

在二疊紀時期,陸地的昆蟲與其他無脊椎動物非常繁盛、多樣化,其中也包含地表上曾出現過的最大型昆蟲。發生在二疊紀末的滅絕事件,是目前已知惟一的昆蟲大規模滅絕事件,[4]其中有八、九個昆蟲的目消失,而至少十個目的物種減少。古網翅總目(Palaeodictyopteroidea)在二疊紀中期開始衰退,這段時間可能與植物群的變化有關係。昆蟲的衰退高峰發生於二疊紀晚期,這段時間的高峰則可能與植物群的變化(由氣候變化造成)無直接關聯。[6]

在二疊紀-三疊紀滅絕事件的前後,昆蟲的化石有極大的差異。許多古生代的昆蟲多在二疊紀-三疊紀滅絕事件後消失,只有舌鞘目、Miomoptera(內翅總目的一目)、原直翅目繼續存活到中生代。外翅總目單尾目古網翅總目、Protelytroptera(舌鞘目的一亞目)、原蜻蜓目在二疊紀末滅亡。在一些保存狀態良好的三疊紀晚期地層中,通常可發現與現代昆蟲族群相關的化石。[4]

陸地植物

植物生態系統

陸地植物的化石紀錄很少見,大多數是花粉孢子。所有大型滅絕事件對植物造成的影響,只有到的層級。[11]若以層級來看,減少的物種大部分可能是埋藏過程造成的假象。[11]若以優勢物種與地理分佈來看,可發現植物生態系統有重大的變動。[11]

在二疊紀/三疊紀交界時,優勢的植物群改變,許多陸地植物突然開始衰退,例如荷達樹裸子植物)與舌羊齒種子蕨)。[43]在二疊紀/三疊紀交界之後,原本佔優勢的裸子植物石松門取代。[44]

一個針對格陵蘭東部沉積層中的花粉與孢子研究,顯示在滅絕事件發生前,當地有密集的裸子植物森林。在海生無脊椎動物群衰退時,這個大型森林也開始消失,而小型草本植物開始多樣化(包含石松門卷柏水韭)。裸子植物後來一度興盛,然後大量滅亡。在二疊紀末滅絕事件期間與之後,植物群發生數次興衰循環。優勢植物群從大型木本植物變動到草本植物,顯示當時許多的大型植物遭到環境改變的壓力。植物群落的接續與滅絕,發生於碳13/碳12比例極速下降之後,但兩者時間並不一致。[45]裸子植物森林的復原,花了約400萬到500萬年。[11]

煤層缺口

在三疊紀早期的地層中,沒有發現礦床,而三疊紀中期的地層中,煤礦床薄,而且品質低。[46]關於煤層缺口的成因有許多假設。有科學家認為,當時有許多新的真菌昆蟲、以及脊椎動物出現,這些具侵略性的動物造成植物的大量死亡。但是,這些動物也因二疊紀-三疊紀滅絕事件而大量滅亡,不太可能是煤層缺口的主因。[46]有可能所有可形成煤礦的植物,在這次滅絕事件中幾乎滅亡;而在1000萬年之後,新的植物才適應潮濕、酸性的泥炭沼澤,而出現新的可形成煤礦的植物。[46]非生物性因素,則包含:減少的降雨、或增加的碎屑沉積物。[11]最後,三疊紀早期的各種沉積層很少被發現,煤層的缺口可能反映了沉積層的稀少狀況。有可能形成煤礦的三疊紀早期生態系統,目前還沒有被發現。[11]例如在澳洲東部,當時可能長時間處在寒冷的氣候,這種天氣狀況適合泥炭的形成。在可以形成泥炭的植物中,有95%在這次滅絕事件中消失。[47]但是,澳洲與南極洲的煤礦床在P-Tr事件發生前,就已經消失。[11]

陸地脊椎動物

在二疊紀末期,許多陸地脊椎動物消失,而某些演化支甚至幾乎滅亡。某些存活的族系,並未長時間繼續存在,而其他族系則開始多樣化,並長期存活者。有充足證據顯示,超過2/3的陸生兩棲動物蜥形綱獸孔目的科在這個滅絕事件中消失。大型的草食性動物遭受嚴重的打擊。除了前棱蜥科,幾乎所有的二疊紀無孔亞綱動物滅亡;龜鱉目具有無弓類的頭骨,被認為可能是從前棱蜥科的近親演化而來。盤龍目早在二疊紀末期前就已滅亡。由於二疊紀的雙孔亞綱化石很少,無法確定滅絕事件對雙弓亞綱所造成的影響;雙孔亞綱包含大部分的爬行動物,例如蜥蜴鱷魚恐龍、以及恐龍的後代鳥類[48][49]

滅絕模式的可能解釋

滅亡程度最嚴重的海生動物,包含:可以製造鈣質外殼(例如碳酸鈣)、代謝率低、以及呼吸系統較弱的物種,尤其是鈣質海綿類四射珊瑚床板珊瑚、具鈣質外殼的腕足動物、苔蘚動物門棘皮動物門,上述動物中約有81%的屬滅亡。而無法製造鈣質外殼的近親,受到的影響較小,例如海葵(演化出現代的珊瑚)。具有高代謝率、呼吸系統良好、以及缺乏鈣質外殼的動物,滅亡的幅度較小;牙形石是個例外,約有33%的屬消失。[50]

這種滅絕模式,與組織缺氧產生的效應相符合。在當時,幾乎所有的大陸棚海域都有嚴重的缺氧現象,但缺氧現象無法解釋有限度的滅絕模式;因此缺氧不是造成海生生物滅絕的唯一成因。一個針對二疊紀晚期到三疊紀早期大氣層數學模型,指出在這段期間,大氣層中的氧氣有明顯、長時期的衰退;這個衰退不因二疊紀/三疊紀交界而增加,並在三疊紀早期達到最低點,但仍高於現今的比例。由此得知,氧氣比例的衰退與滅絕模式並不一致。[50]

另一方面,海生生物的滅絕模式也與高碳酸血症二氧化碳過高)產生的效應相符合。當二氧化碳濃度高於正常時,將對生物造成傷害:降低呼吸色素攜帶氧到組織的能力、使體液更為酸性、妨礙動物形成碳酸鈣外殼;當濃度更高時,會使生物進入昏迷狀態。除了上述反應,二氧化碳濃度高,會使生物製造鈣質外殼更加困難。與陸地生物相比,海洋生物對於二氧化碳濃度的變化相當敏感。溶解於水中的二氧化碳,是的28倍。對於進行呼吸作用的動物,二氧化碳的排除,與氣體經過呼吸系統膜相關;所以海洋動物會將身體內的二氧化碳保持在低濃度,低於陸地動物。若二氧化碳濃度增加,會妨礙海洋動物合成蛋白質、降低受精機率、形成不完整的鈣質外殼。[50]

目前很少發現跨越二疊紀與三疊紀交界的陸相地層,因此難以詳細研究陸地生物的滅絕/存活比例。二疊紀與三疊紀的昆蟲有顯著的不同,但是在二疊紀晚期到三疊紀早期,有個約1500萬年的昆蟲化石斷層。目前最足以研究二疊紀/三疊紀陸地脊椎動物變化的地層,位於南非卡魯盆地(Karoo);但目前仍沒有足夠的研究可供結論。[50]

生態系統的復原

早期的研究認為在二疊紀末滅絕事件後,地表的生物迅速的復原,但這些研究多是針對在滅絕存活的先驅生物(Pioneer organisms)的研究結果,例如水龍獸。近年的研究認為,當時經歷相當長的時間,生態系統才恢復以往的高度多樣性、複雜的食物鏈、與眾多生態位。在滅絕事件後,發生數次的滅絕波動,限制棲息地的復原,因此生態系統畫了長時期才完全復原。近年的研究指出,地表生態系統直到進入三疊紀中期,約是滅絕事件後400萬到600萬年,才開始復原。[51]某些研究人員更指出,直到滅絕事件後3000萬年,進入三疊紀晚期,地表生態系統才完全復原。[52]

懷馬卡里里河,分布於紐西蘭南島,屬於辮狀河

在三疊紀早期,約是滅絕事件後400萬到600萬年,陸地的植物數量不足,造成煤層缺口,使當時的草食性動物面臨食物短缺。[46]南非卡魯盆地的河流,從曲折河改變為辮狀河,顯示該地區的植被曾長時間非常稀少。[53]

三疊紀早期的主要生態系統,無論是植物、動物,或是海洋、陸地系統,優勢生物都是少數特定、且全球分佈的物種。舉例而言,獸孔目水龍獸,這種草食性動物的數量,佔了當時陸地草食性動物約90%;以及雙殼綱的克氏蛤(Claraia)、正海扇(Eumorphotis)、蚌形蛤(Unionites )、Promylina。正常的生態系統應由眾多物種構成,並佔據者不同的棲息地與生態位。[43][54]

在滅絕事件存活下來的某些劣勢物種,數量與棲息地大幅增加。例如:雙殼綱的海豆芽Lingula)、出現於奧陶紀疊層石石松門肋木Pleuromeia)、種子蕨二叉羊齒Dicrodium)。[9][55][54]

海洋生態系統的改變

在二疊紀末滅絕事件後,濾食性固著動物(例如海百合)的數量大幅減少

在二疊紀-三疊紀滅絕事件發生前,接近67%的海生動物是固著動物,附著於海床生存;在中生代期間,只有50%的海生動物是固著動物,其餘皆是可自由行動的動物。研究顯示,事件發生後,棲息在海底表層的濾食性固著動物,例如腕足動物海百合,物種數量減少;而構造較複雜的動物,例如蝸牛海膽螃蟹,物種數量增加。

在二疊紀末滅絕事件發生前,同時存在複雜與單純的海洋生態系統,比例相當;生態系統經過復原後,複雜的海洋生物群落在數量上超過單純的海洋生物群落,比例相當於3/1;[56]這使海生掠食者面臨食物競爭的壓力,促成中生代的海洋生物進一步演化。

在滅絕事件發生前,雙殼綱是非常罕見的物種。在三疊紀,雙殼綱成為數量眾多、多樣化的生物群;其中的厚殼蛤(Rudists),是形成中生代時期礁岩的主要生物。部分研究人員認為雙殼綱的興起,發生於兩次滅絕高峰的間期。[57]

在滅絕事件中,海百合綱的物種數量、多樣性大幅減少,但沒有完全滅亡。[58]在滅絕事件後,海百合綱接者發生適應輻射,除了數量、棲息地增加,也發展出柔軟的腕足、具可動性。[59]

陸地脊椎動物

在三疊紀早期,水龍獸是陸地上最繁盛的脊椎動物

水龍獸屬於獸孔目二齒獸類,是種體型接近的草食性動物,在三疊紀最早幾個時期,佔據了90%的陸地動物生態位。[9]除此之外,還有體型較小的肉食性犬齒獸類倖存,犬齒獸類是哺乳動物的祖先。

在三疊紀的早期,主龍類的數量遠少於獸孔目,但牠們在三疊紀中期,取代獸孔目的生態位。[9]在三疊紀中到晚期,主龍類的恐龍演化出現,並逐漸成為中生代的優勢陸地動物。[60]獸孔目與主龍類的興衰,與哺乳類的演化過程有關。獸孔目與隨後出現的哺乳形動物,在這個時期多半演化成小型、夜行性的食蟲動物。夜間的生活習性,至少使哺乳形動物發展出毛髮與較高的代謝率。[61]

兩棲動物離片椎目的某些物種,在滅絕事件中幾乎滅亡,但快速復原。在三疊紀的大部分時間,蝦蟆螈Mastodonsaurus)與長吻迷齒螈下目(Trematosauria)是主要的水生與半水生掠食動物,以其他四足類魚類為食。[62]

陸地脊椎動物經過相當長的時間,才從二疊紀末滅絕事件復原。一位研究人員估計陸地脊椎動物花了3000萬年,直到三疊紀晚期,才恢復之前的繁盛與多樣性。此時的陸地脊椎動物包含:兩棲動物、原始主龍類恐龍翼龍目、早期鱷魚、以及哺乳形動物[3]

滅絕原因

關於二疊紀-三疊紀滅絕事件的發生過程,目前已有多種假設,包含劇烈與緩慢的過程;白堊紀-第三紀滅絕事件的發生過程,也有類似的假設。劇烈過程理論的成因,包含大型或多顆隕石造成的撞擊事件、火山爆發、或是海床急驟釋放出大量甲烷水合物。緩慢過程理論的成因,包含海平面改變、缺氧、以及逐漸增加的乾旱氣候。[9]

撞擊事件

位於南極洲威爾克斯地隕石坑,直徑達500公里,形成時間在5億年內,規模與時代使它成為本次滅絕事件的可疑成因,但證據不夠明確。‎

白堊紀-第三紀滅絕事件撞擊事件造成的證據,促使科學家們推論其他滅絕事件由撞擊事件造的的可能性,尤其是二疊紀-三疊紀滅絕事件。因此,科學家們盡力尋找那個時代的大型隕石坑與撞擊證據。

目前已在部分二疊紀/三疊紀交界的地層,發現撞擊事件的證據,例如:在澳洲南極洲發現罕見的衝擊石英[63][64]富勒烯包覆的外太空惰性氣體[65]南極洲發現的玻璃隕石[66]地層中常見微粒。 [67]但是,上述證據的真實性多受到懷疑。[68][69][70][71]在南極洲石墨峰(Graphite Peak)發現的衝擊石英,經過光學顯微鏡與穿透式電子顯微鏡重新檢驗後,發現其中的結構並非由撞擊產生,而是形變與地殼活動(例如火山)造成的。[72]

目前已經發現數個可能與二疊紀末滅絕事件有關的隕石坑,包含:澳洲西北外海的貝德奧高地‎[64]南極洲東部的威爾克斯地隕石坑‎[73]但沒有可信服的證據,可證明這兩個地形是由撞擊產生。以威爾克斯地隕石坑‎為例,這個位在冰原下的凹地,年代無法確定,可能晚於二疊紀末滅絕事件才形成。

如果二疊紀末滅絕事件的主因是由于撞擊,很有可能隕石坑已經消失於地表。地球表面有70%是海洋,所以隕石或彗星撞擊海洋的機率,是撞擊陸地的兩倍以上。但是,地球的海洋地殼會因聚合與隱沒作用而消失於地表,所以目前無法找到距今2億年以上的海洋地殼。如果當時有非常大型的撞擊事件,撞擊會使該處地殼破裂、變薄,造成大量的熔岩。[74]

撞擊理論最受到關注的原因是,它可與其他滅絕現象產生因果連結,[75]例如西伯利亞地盾火山爆發,可能由大型撞擊產生,[76]甚至是大型撞擊的對蹠點[77][75]即使撞擊發生於海洋,隕石坑因為隱沒帶而消失於地表,應會留下其他證據。如同白堊紀-第三紀滅絕事件,如果有撞擊事件發生,會產生大量撞擊拋出物,相同時代的許多地層會發現大量親鐵元素,例如。若滅絕事件由隕石撞擊引發,可以解釋在滅絕後,生物沒有快速的適應演化。

火山爆發

File:LatePermianGlobal.jpg
接近二疊紀/三疊紀交界時的全球地圖。西伯利亞地盾火山爆發位於北方淺海的東岸。峨嵋山地盾火山爆發時間較早,位置在東方大型獨立島嶼。
西伯利亞地盾的熔岩範圍

在二疊紀的最後一期,發生兩個大規模火山爆發:西伯利亞地盾峨嵋山地盾。峨嵋山地盾位於現今中國四川省,規模較小,形成時間是瓜達鹿白階末期,形成時的位置接近赤道。[78]西伯利亞地盾火山爆發是地質史上已知最大型的火山爆發之一,熔岩面積達200萬平方公里。西伯利亞地盾火山爆發原本被認為持續約數百萬年,但近年的研究認為西伯利亞地盾形成於2億5120萬年前(誤差值為30萬年),在二疊紀末期。[1][79]

峨嵋山地盾與西伯利亞地盾火山爆發,可能製造大量灰塵與酸性微粒,遮蔽照射到地表的陽光,妨礙陸地與海洋透光帶的生物進行光合作用,進而遭成食物鏈的崩潰。大氣層中的酸性微粒,最後形成酸雨降落到地表。酸雨對陸地植物、可製造碳酸鈣硬殼的軟體動物浮游生物造成傷害。火山爆發也釋放大量二氧化碳,形成全球暖化。大氣層中的灰塵與酸性物質降落到地表之後,過量的二氧化碳持續形成溫室效應。[75]

與其他火山相比,西伯利亞地盾更為危險。洪流玄武岩會產生大量的流動性熔岩,只會噴發少量的蒸氣、碎屑進入大氣層。但是,西伯利亞地盾火山爆發的噴出物質,似乎有20%是火山碎屑,這些火山灰與火山礫進入大氣層後,會造成短時期的氣候寒冷。[80]帶有玄武岩的熔岩侵入碳酸鹽岩、或帶有大型煤層的地區,會產生大量的二氧化碳,會在大氣層的灰塵降落到地表後,造成全球暖化。[75]

這些火山爆發事件的規模是否足以造成二疊紀末滅絕事件,仍有爭議。峨嵋山地盾接近赤道區,火山爆發所製造的灰塵與酸性物質,會對全世界造成影響。西伯利亞地盾的規模較大,但位置在北極區內,或在北極區附近。如果西伯利亞地盾火山爆發的持續時間在20萬年內,會使大氣層中的二氧化碳達到正常程度的兩倍。近年的氣候模型顯示,大氣層中的二氧化碳含量加倍,會使全球氣候上升1.5°C到4.5°C,這會造成嚴重的影響,但沒有到二疊紀-三疊紀滅絕事件的嚴重程度。[75]

在2005年,日本NHK加拿大國家電影委員會NFB)製作的《地球大紀行》(Miracle Planet)電視節目,提出火山爆發形成的輕微全球暖化,導致甲烷水合物的氣化;由於甲烷氣體對全球暖化的影響,是二氧化碳的45倍,甲烷水合物的氣化進而導致不斷循環的全球暖化。

甲烷水合物的氣化

科學家們已在全球許多地點的二疊紀碳酸鹽礦層中,發現當時的碳13/碳12比例有迅速減少的跡象,減少了約10‰左右[81][37]從二疊紀末開始,碳13/碳12比例發生了一系列的上升與下降現象,直到三疊紀中期才穩定、停止;而發生於二疊紀末的第一次變動,是其中規模最大、最迅速的變動。在三疊紀中期,碳13/碳12比例穩定之後,可製造碳酸鈣的動物開始復原。[38]

碳13/碳12比例的下降,可能有以下多種因素:[82]

  • 火山爆發產生的氣體,其碳13/碳12比例低於正常值約5~8‰。但若要使全球的碳13/碳12比例下降約10‰,其火山爆發的規模將超越目前已知的任何地質紀錄。[83]
  • 生物活動降低,使環境中的碳12更慢被攝取,更多碳12進入沉積層,而使碳13/碳12比例降低。所有的化學反應是建立在原子間的電磁力。較輕的同位素,其化學反應較快。所以生物化學過程會用到較輕的同位素。但關於古新世-始新世交替時期最大熱量PETM)事件的研究發現,該時期的碳13/碳12比例小幅降低約3到4‰。即使將全部的有機碳(包含生物、土壤、海洋)進入土壤沉積層中,也不會達到古新世/始新世交替時的小幅度碳13/碳12比例下降。由此可知生物活動降低不是二疊紀末期的碳13/碳12比例降低的原因。[83]
  • 埋在沉積層中的死亡生物,體內的碳13/碳12比例小於正常值約20到25‰。就理論上而言,如果海平面迅速降低,淺海地區的沉積層曝露到空氣後,開始氧化作用。但若要使全球的碳13/碳12比例下降約10‰,要有6.5到8.4兆噸有機碳經氧化後形成,而沉積層本身需要數十萬年的氧化。這似乎不太可能發生。[6]
  • 間歇性海洋高氧與缺氧事件,也可能是三疊紀早期的碳13/碳12比例下降的原因。[38]全球性的海洋缺氧現象,本身也是滅絕事件的原因之一。二疊紀末期到三疊紀早期的陸地,多為熱帶地區。熱帶的大型河流會將沉積層中有有機碳帶入海洋,尤其是低緯度的鄰近海盆。生物化學過程會用到較輕的同位素,所以有機碳的碳13/碳12比例低。大量有機碳的迅速(以相對而言)釋放與沉降,可能會引發間歇性的高氧/缺氧事件。[84]元古宙晚期到寒武紀交接時期,也曾發生碳13/碳12比例的下降,可能與此相關,或是其他與海洋相關的因素。[38]
甲烷水合物即俗稱的可燃冰,大部分位在大陸棚,被視為未來的潛在能源之一。

其他的理論則有:海洋大量釋放二氧化碳、[85]以及全球的碳循環系統經歷長時間的重整。[82]

但最有可能導致全球性碳13/碳12比例下降的因素,是甲烷水合物氣化產生的甲烷[6]而利用碳循環模型模擬的結果,甲烷最有可能導致如此大幅的下降。[82][85]甲烷水合物是固態形式的水於晶格(水合物)中包含大量的甲烷。甲烷是由甲烷菌製造,碳13/碳12比例低於正常值約60‰。甲烷在特定的壓力與溫度下,會形成包合物,例如永凍層的近表層,並在大陸棚、更深的海床等地區大量形成。甲烷水合物通常出現在海平面300公尺以下的沉積層。最深可在水深2000公尺處發現,淡大部分在水深1100公尺以上。[86]

西伯利亞地盾火山爆發產生的熔岩面積,是以往認定的兩倍以上,新發現的熔岩地區,在二疊紀末時幾乎是淺海。極有可能這些淺海地區蘊含甲烷水合物,熔岩流入海床後,促使甲烷水合物的汽化。[87]

由於甲烷本身是種非常強的溫室氣體,大量的甲烷被視為造成全球暖化的主要原因。證據顯示該時期的全球氣溫上升,赤道區上升約6°C,高緯度地區上升更多。例如:18/氧16比例的下降、[88]舌羊齒植物群(舌羊齒與生存於相同地區的植物)消失,由生存於低緯度的植物群取代。[89][9]

碳13/碳12比例的變動,被認為與大量釋放的甲烷有關,但兩者在三疊紀早期的變動模式,並不吻合。要造成如此大的氣候變遷,所需要的甲烷量,是引發古新世-始新世交替時期最大熱量的五倍。[38]但三疊紀早期曾出現大量碳13,使碳13/碳12比例迅速增加,而後下降。[38]

海平面改變

當原本沉浸的海床露出海平面時,會造成海退。海平面的下降會使淺海的生存區域減少,破壞當地的生態系統。淺海的可棲息地,富含食物鍊下層的生物,這些生物的減少,使賴其以維生的生物競爭食物更激烈。[90]海退與滅絕事件之間似乎有部份關聯,但另有證據認為兩者間沒有關係,而海退會形成新的棲息地。[9]海平面的變化,同時也導致海底沉積物的變化,並影響海水溫度與鹽度,進一步造成海生生物的多樣性衰退。[91]

海洋缺氧

有證據顯示,二疊紀末期的海洋發生了缺氧事件。在格陵蘭東部的一個二疊紀末期海相沉積層,指出當時有明顯、快速的海洋缺氧現象。[92]而數個二疊紀末沉積層的/比例,也指出在這次滅絕事件發生時,海洋有嚴重的缺氧現象。[93]

缺氧事件可能導致海洋生物的大量死亡,只有棲息於海底泥層、可以進行缺氧呼吸細菌不受影響。另有證據顯示,這次海洋缺氧事件,造成海床大量釋放硫化氫

海洋缺氧事件的原因,可能是長時間的全球暖化,降低赤道區與極區之間的溫度梯度,進而造成溫鹽環流系統的緩慢,甚至停止。溫鹽環流系統的緩慢或停止,可能使得海洋中的含氧量減少。[93]

但是,某些研究人員架構出二疊紀末期的海洋溫鹽環流系統,認為當時的溫鹽環流系統無法解釋深海區域的缺氧現象。[94]

硫化氫

二疊紀末期發生的海洋缺氧事件,可能使硫酸鹽還原菌成為海洋生態系統中的優勢物種,包含脫硫桿菌目脫硫弧菌目互營桿菌目熱脫硫桿菌門,這些生物會製造大量的硫化氫,過量的硫化氫會對陸地、海洋中的動植物造成毒害,並破壞臭氧層,使生物暴露在紫外線下。[95]在二疊紀末到三疊紀早期發現許多綠菌,它們進行不產氧光合作用,釋放出硫化氫。綠菌的興盛時期,與二疊紀末滅絕事件和事後的長期復原,時期相符。[96]大氣層中的二氧化碳增加,植物卻大規模滅亡,硫化氫理論可以解釋植物的大規模滅亡。二疊紀末地層中的孢子化石,多數帶有不正常特徵,可能是由硫化氫破壞臭氧層,大量的紫外線進入地表造成。

盤古大陸的地圖

盤古大陸的形成

二疊紀中期(約是烏拉爾世空谷階),幾乎地表的所有大陸聚合成盤古大陸,盤古大陸由泛大洋環繞者,而東亞部份直到二疊紀末期才與盤古大陸聚合。[97]盤古大陸的形成,使得全球大部分的淺水區域消失,而淺水區域是海洋中最多生物棲息的部份。原本隔離的大陸架連接之後,使彼此獨立的生態系統開始互相競爭。盤古大陸的形成,造成了單一的海洋循環系統,以及單一的大氣氣候系統,在盤古大陸的海岸形成季風氣候,而廣大的內陸則形成乾旱的氣候。

在盤古大陸形成後,海洋生物數量減少,滅亡比例接近其他大型滅絕事件。盤古大陸的形成,似乎對陸地生物沒有造成嚴重的變化,二疊紀晚期的獸孔目反而因此擴大生存領域、更為多樣性。盤古大陸的形成,使海洋生物開始減少,但不是導致二疊紀末滅絕事件的直接原因。

多重原因

二疊紀-三疊紀末滅絕事件的產生原因,可能由上述事件連鎖、交錯形成,並日趨嚴重。西伯利亞地盾的火山爆發,除了產生大量的二氧化碳甲烷,也破壞鄰近地區的煤層與大陸架。接下來的全球暖化,間接導致地質歷史中最嚴重的海洋缺氧事件。海洋的缺氧,使綠菌等進行進行不產氧光合作用生物的興起,它們釋放出大量的硫化氫

但是,這連鎖、交錯的事件,部分環節相當薄弱。碳13/碳12比例的變動,被認為與大量釋放的甲烷有關,但兩者在三疊紀早期的變動模式,並不吻合。[38]二疊紀末期的海洋溫鹽環流系統,不會造成深海區域的缺氧事件。[94]

注释

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延伸阅读

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  • (英文)Sweet, Walter C. (editor), Permo–Triassic Events in the Eastern Tethys : Stratigraphy Classification and Relations with the Western Tethys (in series World and Regional Geology)

外部連結

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