在地球46億年的漫長(zhǎng)演化過(guò)程中，從炙熱的巖漿海到海洋覆蓋于地球表面，從無(wú)氧大氣環(huán)境到有氧大氣環(huán)境，無(wú)論是板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主導(dǎo)的地球海陸變化，還是地幔巖漿活動(dòng)引發(fā)的大規(guī)模火山噴發(fā)，都對(duì)地球氣候系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

 

從地球有生命開(kāi)始，大氣二氧化碳含量一直處于波動(dòng)之中，如今的大氣二氧化碳含量在地球歷史上處于中低水平。地質(zhì)古生物研究顯示，地球絕大部分時(shí)間內(nèi)都屬于“溫室氣候”，南北兩極都沒(méi)有常年的冰蓋。也就是說(shuō)，一般情況下的地球溫度比現(xiàn)代高很多。

 

4億多年前，海洋生物首次踏上陸地，彼時(shí)大氣中二氧化碳濃度高達(dá)7000ppm。那時(shí)的地球環(huán)境跟現(xiàn)在完全不同，地表平均溫度比現(xiàn)在高出10℃。距今3.8億至3億年前，隨著陸地森林的擴(kuò)張蔓延，大型植物繁盛，植物的根系深入地下并加速風(fēng)化過(guò)程，把大氣中的二氧化碳捕獲存儲(chǔ)進(jìn)了石灰?guī)r等巖石中。這最終在距今3億年前引發(fā)了二氧化碳含量的大幅度下降，導(dǎo)致冰川時(shí)代的降臨。距今3億至2.5億年前，地殼板塊運(yùn)動(dòng)劇烈，火山活動(dòng)頻繁，再次將大量二氧化碳釋放入大氣，使其在空氣中的濃度從400ppm猛增到1800ppm。此后，二氧化碳含量再次緩慢下降。

 

到了300萬(wàn)年前，大氣中二氧化碳濃度和今天的濃度差不多，約為400ppm。自此之后，二氧化碳濃度呈緩慢下降趨勢(shì)。在第一次工業(yè)革命爆發(fā)前的1萬(wàn)年內(nèi)，二氧化碳濃度維持在280ppm左右。工業(yè)革命之后，二氧化碳濃度再次開(kāi)始上升，尤其是最近100年增速飛快，2020年大氣中二氧化碳濃度已高達(dá)412.48ppm。

 

在地球生命史上，幾次重大的生物進(jìn)化事件都與氣候溫暖密切關(guān)聯(lián)。距今5億多年前的寒武紀(jì)，尤其是奧陶紀(jì)，由于氣候溫暖、海侵廣泛，接連發(fā)生了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)和奧陶紀(jì)生命大輻射，這些事件一舉奠定了顯生宙生物多樣性演化格局。

 

中生代氣候總體處于溫暖狀態(tài)，全球通常只有熱帶、亞熱帶和溫帶的差異。當(dāng)時(shí)爬行動(dòng)物繁盛，在三疊紀(jì)實(shí)現(xiàn)了海陸空全面演化，陸地恐龍、海里魚(yú)龍、天空翼龍成就了生命史上巨龍演化的宏偉場(chǎng)景。有研究表明，在距今約9000萬(wàn)年前的白堊紀(jì)中期，當(dāng)時(shí)大氣中二氧化碳的濃度達(dá)到1000ppm，氣溫比現(xiàn)在平均高出6℃。

 

新生代早期的地球也比現(xiàn)在要熱很多。距今5600萬(wàn)前的“古新世-始新世之交極熱事件”時(shí)期，大氣中二氧化碳的濃度達(dá)到約900ppm，氣溫在幾千年內(nèi)升高4-5℃，南北兩極都缺少常年冰蓋。恰是在那個(gè)時(shí)候，哺乳動(dòng)物也迎來(lái)演化的高光時(shí)刻，鯨魚(yú)下海遨游、蝙蝠上天飛翔，陸上哺乳動(dòng)物稱王，大型哺乳動(dòng)物開(kāi)始出現(xiàn)。

 

過(guò)去80萬(wàn)年來(lái)，大氣二氧化碳的濃度基本上在180-280ppm之間變化。也就是說(shuō)，白堊紀(jì)中期二氧化碳的濃度比現(xiàn)代高了差不多3倍，地表平均溫度超過(guò)30℃，高出現(xiàn)在十幾攝氏度。

 

氣候變暖對(duì)生物演化也曾帶來(lái)致命摧殘。例如，距今2.52億年前，地球發(fā)生了有史以來(lái)規(guī)模最大的二疊紀(jì)末生物大滅絕事件。該事件的起因固然有諸多復(fù)雜因素，但很大的因素是西伯利亞火山大噴發(fā)帶來(lái)氣候的極端變化——大量二氧化碳?xì)怏w溶于海洋，造成海水酸化，有毒氣體泛起，導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)崩潰，絕大多數(shù)海洋物種因此滅絕。這樣的有毒環(huán)境又“反噬”陸地，使得本已岌岌可危的陸地生態(tài)系統(tǒng)也趨于崩潰。

 

白堊紀(jì)末生物大滅絕的起因則是印度德干高原的火山噴發(fā)導(dǎo)致全球環(huán)境急劇惡化，此后的小行星撞擊地球只是壓垮駱駝的最后一根稻草。

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