Tại sao sự tuyệt chủng hàng loạt lại xảy ra?

Mass Extinction hay còn gọi là tuyệt chủng hàng loạt là sự tiêu diệt hầu hết các thành viên của một quần thể sinh vật trong một thời gian địa chất rất ngắn.

Trong lịch sử địa chất dài 4,6 tỷ năm của Trái Đất, đã có năm sự kiện tuyệt chủng lớn, và năm sự kiện tuyệt chủng hàng loạt này đều xảy ra trong Phanerozoic - Liên đại Hiển sinh (một thời kỳ trong niên đại địa chất mà trong đó sự sống động vật phong phú đã tồn tại. Nó chiếm khoảng 545 triệu năm và bắt đầu tại khoảng thời gian khi mà các động vật vỏ cứng đa dạng lần đầu tiên xuất hiện. Liên đại Hiển Sinh hiện nay vẫn đang tiếp diễn).

Hai nhà cổ sinh vật học Jack Sepkoski và David M. Raup trong một bài báo năm 1982 đã xác định 5 vụ đại tuyệt chủng nổi bật và được đông đảo giới khoa học tán thành. Năm sự kiện tuyệt chủng ấy gồm: Cuối kỷ Ordovic, kỷ Devon muộn, Cuối kỷ Permi, Cuối kỷ Triat, Cuối kỷ Creta. Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét ngắn gọn năm sự kiện tuyệt chủng hàng loạt:

Thời gian: 450 triệu đến 440 triệu năm trước

Quy mô tuyệt chủng: 27% số họ, 57% số chi, 85% số loài

Động vật đại diện: Họ Ốc Anh vũ; Bọ ba thùy

Kỷ Ordovic là thời kỳ thứ hai của Đại Cổ sinh, bắt đầu cách đây 495 triệu năm, khi khí hậu ấm áp, tuy nhiên diện tích mặt đất vẫn còn nhỏ, Trái Đất có một vùng biển rộng lớn. Trong suốt 45 triệu năm dài, vùng biển nông đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các loài động vật không xương sống, và các sinh vật biển như họ huệ biển, san hô, bọ ba thùy, ốc anh vũ phát triển với số lượng lớn.

Sự thay đổi xảy ra vào cuối kỷ Ordovic, phía nam lục địa Gondwana dần trôi vào vùng Nam Cực của Trái Đất. Sự thay đổi vị trí của lục địa đã ảnh hưởng đến sự hoàn lưu của khí quyển và đại dương, khiến nhiệt độ toàn cầu giảm đột ngột, và Trái Đất bước vào kỷ băng hà. Khí hậu lạnh đi, nhiều bề mặt nước biến thành băng và ngưng tụ ở khu vực Nam Cực, khiến mực nước biển toàn cầu giảm xuống.

Vùng biển nông đã từng thịnh vượng một thời bỗng trồi lên khỏi mặt nước và biến thành một vùng đất cằn cỗi, ở những nơi nước đủ sâu, nước lạnh khiến sinh vật khó thích nghi và bị chết. Thảm họa này đã quét sạch thế giới, kéo theo sự tuyệt chủng của 85% các loài động thực vật của Trái Đất thời điểm đó.

Vụ tuyệt chủng hàng loạt Ordovic là vụ tuyệt chủng hàng loạt đầu tiên trong lịch sử Trái Đất, và đứng thứ hai trong số năm vụ tuyệt chủng hàng loạt về quy mô của vụ tuyệt chủng. Chỉ một số rất ít loài thoát khỏi thảm họa này.

Thời gian: 375 triệu đến 360 triệu năm trước

Quy mô tuyệt chủng: 19% số họ, 50% số chi, 70% số loài

Động vật đại diện: Cá da phiến; Phân thứ ngành Cá không hàm

Kỷ Devon là kỷ thứ tư của Đại Cổ sinh, bắt đầu cách đây 416 triệu năm và kết thúc cách đây 354 triệu năm. Trong thời kỳ kỷ Devon, diện tích mặt đất trên Trái Đất được mở rộng, khí hậu ấm áp và những thay đổi lớn trong các dạng sống đã diễn ra, với sự xuất hiện của các loài lưỡng cư và trên cạn. Tuy nhiên những loài chiếm số lượng của yếu vào thời điểm đó lại là loài cá, đây cũng là lý do mà kỷ Devon còn được gọi là "thời đại của cá".

Sự kiện tuyệt chủng xảy ra vào cuối kỷ Devon. Do sự di chuyển của lớp vỏ Trái Đất, nhiệt độ toàn cầu giảm xuống và mực nước biển hạ xuống dẫn đến cái chết của một số lượng lớn động vật và thực vật biển, trong khi các sinh vật trên cạn không bị ảnh hưởng nhiều.

Không giống như bất kỳ vụ tuyệt chủng hàng loạt nào khác, đại tuyệt chủng kỷ Devon bao gồm hai đỉnh tuyệt chủng cách đây 365 triệu năm và 355 triệu năm trước. Theo thống kê, vào cuối kỷ Devon, khoảng 82% sinh vật biển đã chết, bao gồm cả cá có đuôi và cá không hàm, trong khi các loài thực vật phù du và cá ba gai cũng bị ảnh hưởng nặng nề.

Sự tuyệt chủng hàng loạt trong kỷ Devon là vụ tuyệt chủng hàng loạt thứ hai trong lịch sử Trái Đất và là vụ tuyệt chủng lớn thứ tư trong số năm vụ tuyệt chủng về quy mô tuyệt chủng.

Thời điểm xuất hiện: 252 triệu năm trước

Quy mô tuyệt chủng: 57% số họ, 83% số chi, 90-96% số loài

Động vật đại diện: Bọ ba thùy; Bộ Bò cạp biển

Kỷ Permi là thời kỳ cuối cùng của Đại Cổ sinh, bắt đầu cách đây 295 triệu năm và kết thúc cách đây 250 triệu năm. Trong suốt kỷ Permi, diện tích đất liền của Trái Đất ngày càng mở rộng, các mảng lục địa liên kết với nhau và diện tích đại dương giảm xuống. Vào thời điểm đó, động thực vật trên Trái Đất phát triển rất phong phú, động vật không xương sống, cá dưới đại dương, động vật lưỡng cư trên cạn phát triển mạnh, những loài bò sát cũng bắt đầu xuất hiện và tiến hóa thành nhiều nhóm khác nhau.

Thảm họa xảy ra vào cuối kỷ Permi, và sự xuất hiện của đại lục địa liên kết đã làm thay đổi hoàn lưu khí quyển, hình thành khí hậu khô hạn bên trong lục địa, và nhiệt độ thậm chí còn vượt quá 40 độ C. Việc mở rộng đất đai đã làm cho mực nước biển tiếp tục giảm xuống, và vùng biển nông màu mỡ ban đầu cuối cùng cũng trở thành đất liền. Nhiệt độ tăng cao đã khiến đại dương thiếu oxy, vi khuẩn trong nước biển không phụ thuộc vào oxy tiếp tục sinh sôi, đồng thời thải ra một lượng lớn Hydro sulfide, một loại khí độc, chính nó đã đầu độc các sinh vật biển và trên cạn, phá hủy tầng ôzôn và làm trầm trọng thêm hiệu ứng nhà kính.

Đồng thời, các vụ phun trào núi lửa quy mô lớn và các tác động của thiên thạch cũng làm trầm trọng thêm sự suy thoái của môi trường, dẫn đến một vụ tuyệt chủng hàng loạt. Theo thống kê, vào cuối kỷ Permi, khoảng 95% số loài đã tuyệt chủng, bao gồm 70% động vật có xương sống trên cạn và 96% sinh vật biển.

Thời gian xuất hiện: 201 triệu năm trước

Quy mô tuyệt chủng: 23% số họ, 48% số chi, 70-75% số loài

Động vật đại diện: Postosuchus, Placerias

Kỷ Trias là thời kỳ đầu tiên của Đại Trung sinh, bắt đầu cách đây 250 triệu năm và kết thúc cách đây 200 triệu năm. Trong suốt kỷ Trias, diện tích đất liền liên tục được mở rộng, khí hậu tiếp tục duy trì đặc tính khô và nóng. Sau lần tuyệt chủng hàng loạt trước đó, động thực vật bắt đầu phục hồi và phát triển ở kỷ Trias, tiêu biểu là sự trỗi dậy của loài bò sát, trong số đó có Thằn lằn chúa Archosauria, Khủng long, thằn lằn bay và các loài bò sát thủy sinh sống dưới nước. Ngoài bò sát, các loài thú nguyên thủy cũng xuất hiện ở thời điểm này.

Vào cuối kỷ Trias, lục địa cổ bắt đầu bị chia cắt, dẫn đến một loạt vụ phun trào núi lửa dữ dội. Núi lửa thải ra một lượng lớn khí cacbonic, tạo ra hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ toàn cầu. Nhiệt độ tăng cao kéo theo hàng loạt thảm họa, một số lượng lớn thực vật chết, đất đai hoang hóa, và đại dương cũng nhuốm màu chết chóc.

Nắng nóng và hạn hán đã đẩy thực vật và động vật đến bờ vực của cái chết một lần nữa, kết quả là nhiều loài biến mất. Theo thống kê, khoảng 76% các loài đã tuyệt chủng vào cuối kỷ Trias.

Thời gian xuất hiện: 66 triệu năm trước

Quy mô tuyệt chủng: 17% số họ, 50% số chi, 75% số loài

Động vật đại diện: Dinosauria; Pterosauria; Mosasaurus

Kỷ Phấn trắng là thời kỳ cuối cùng của Đại Trung sinh, bắt đầu cách đây 142 triệu năm và kết thúc cách đây 66 triệu năm. Trong thời kỳ kỷ Phấn trắng, các lục địa đã mang hình dáng gàn như ngày nay. Kỷ Phấn trắng là một giai đoạn quan trọng trong quá trình tiến hóa của sự sống, khi mặt đất là nơi cư trú của khủng long, còn Pterosauria và Mosasaurus lần lượt chiếm giữ bầu trời và đại dương. Ngoài khủng long, thực vật hạt kín bắt đầu thay thế thực vật hạt trần, động vật có vú tiếp tục tiến hóa và các loài chim nguyên thủy cũng dần xuất hiện trên bầu trời.

Một tai nạn xảy ra vào cuối kỷ Phấn trắng, một ngôi sao chổi va vào Trái Đất, ngay lập tức gây ra hàng loạt thảm họa như bão lửa, sóng thần, động đất và núi lửa, giết chết một số lượng lớn sinh vật trong một khoảng thời gian ngắn. Bụi từ vụ va chạm đã xâm nhập vào bầu khí quyển và chặn ánh sáng mặt trời trong vài năm, khiến nhiệt độ toàn cầu giảm mạnh. Nếu không có ánh sáng mặt trời, thực vật không thể quang hợp, động vật không có thức ăn và sự sụp đổ của chuỗi thức ăn cuối cùng đã dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt. Sự kiện tuyệt chủng này là vụ tuyệt chủng hàng loạt thứ năm trong lịch sử Trái Đất và lớn thứ ba trong số năm vụ tuyệt chủng về quy mô tuyệt chủng .

Nói chung, khi sinh quyển phải chịu những áp lực cực đoan trong thời gian dài, nó có thể dẫn đến tuyệt chủng hàng loạt. Đa dạng sinh học càng cao thì càng có nhiều khả năng gây ra tuyệt chủng hàng loạt và càng có nhiều khả năng gây ra những xáo trộn để tạo ra sự kiện tuyệt chủng hàng loạt trên toàn cầu.

Năm 2006, Allens và West đã đề xuất mô hình "xung căng thẳng", trong đó các vụ tuyệt chủng hàng loạt thường bao gồm hai nguyên nhân: một là do căng thẳng - áp lực kéo dài đối với hệ sinh thái; hai là thời kỳ căng thẳng đột ngột xảy ra và kết thúc - Xung. Phân tích của họ về tỷ lệ tuyệt chủng trên khắp đại dương cho thấy rằng nếu chỉ xuất hiện áp lực kéo dài hay chỉ xuất hiện thảm họa đột ngột thì sẽ không đủ để gây ra sự gia tăng đáng kể tỷ lệ tuyệt chủng!

Nhiều nhà khoa học tin rằng các cuộc tuyệt chủng hàng loạt là sự kiện diễn ra thường xuyên, tức là nó sẽ xảy ra theo chu kỳ. Ví dụ, bài báo năm 1984 của Raup và Sepkowski "Sự tuyệt chủng hàng loạt của các loài trong lịch sử địa chất" đã chỉ ra rằng cứ cách 26 đến 30 triệu năm, một sự kiện tuyệt chủng hàng loạt sẽ xảy ra.

Năm 2005, Rhodes và Mahler xuất bản bài báo "Chu kỳ của sự đa dạng hóa thạch" và đề xuất rằng chu kỳ của sự tuyệt chủng hàng loạt là 62 triệu năm.

Các giải thích về nguyên nhân tuần hoàn của sự tuyệt chủng hàng loạt bao gồm dao động trong mặt phẳng của Dải Ngân hà, các nhánh xoắn ốc băng qua Dải Ngân hà và biến động của các biến địa hóa. Tuy nhiên, dữ liệu về sự tuyệt chủng hàng loạt ở biển không phù hợp với tính chu kỳ này, vì vậy sự tồn tại mô hình chung của sự tuyệt chủng hàng loạt chỉ là một giả thuyết khoa học và không có bằng chứng để chứng minh điều đó.

Mặc dù cộng đồng khoa học chia các vụ tuyệt chủng hàng loạt trong lịch sử Trái Đất thành 5 sự kiện lớn, nhưng trên thực tế có một vụ tuyệt chủng hàng loạt thứ sáu - Tuyệt chủng Holocen, và con người chúng ta là tác nhân của cuộc tuyệt chủng hàng loạt này.

Kể từ khi con người xuất hiện, đặc biệt là kể từ cuộc Cách mạng Công nghiệp, sự tàn phá môi trường và việc giết hại động vật không có kiểm soát đã gây ra sự tuyệt chủng của một số lượng lớn các loài động thực vật. Trong hơn 400 năm từ 1600 đến nay, 724 loài động vật và thực vật bậc cao đã bị tuyệt chủng, và nhiều loài trong số đó đã tuyệt chủng ngay cả trước khi con người phát hiện ra nó.

Tốc độ tuyệt chủng của các loài hiện nay cao gấp 100 đến 1.000 lần so với điều kiện bình thường, nếu cứ tiếp tục tốc độ này thì đến năm 2050, 37% số loài trên Trái Đất sẽ biến mất.

Nếu con người chúng ta không thực hiện các biện pháp bảo vệ thiết thực và hiệu quả thì đợt tuyệt chủng hàng loạt lần thứ sáu sẽ là điều khó tránh khỏi, và chúng ta trong thế giới tự nhiên và chuỗi thức ăn sẽ không thể thoát khỏi số phận cam go.