Cách đây khoảng 250 triệu năm, sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-Trias đã xóa sổ hầu hết sự sống trên Trái đất. Thảm họa này nghiêm trọng đến mức giới khoa học ngày nay gọi nó là cuộc “Đại diệt vong” (Great Dying).
So với sự kiện tuyệt chủng ở kỷ Phấn trắng đã xóa sổ các loài khủng long cách đây 65 triệu năm, thời kỳ Đại diệt vong xảy ra ở quy mô lớn hơn nhiều. Gần như toàn bộ các loài sinh vật, bao gồm cả những loài sống dưới nước và trên cạn, lần lượt biến mất do không kịp thích nghi với sự biến đổi nhanh chóng của các điều kiện môi trường sống.
Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-kỷ Trias kéo dài trong thời gian khoảng 100.000 năm. Sau khi nó kết thúc, những sinh vật ít ỏi còn sót lại trở thành điểm khởi đầu cho các loài mới. Chúng tiếp tục tiến hóa và phát triển, trở thành nền tảng cho sự đa dạng sinh học ngày nay.
Sự sống trước Đại diệt vong
Trái đất là nơi rất khác biệt trong kỷ địa chất Permi. Đại dương rộng lớn chiếm phần lớn diện tích bề mặt, bao phủ quanh một lục địa duy nhất mang tên Pangea. Khác với kỷ Than Đá trước đó, địa cầu không còn những vùng đầm lầy rộng lớn với loài cỏ đuôi ngựa cao chót vót, những con côn trùng ngoại cỡ và thảm rêu trải dài.
Ảnh: Victor O. Leshyk, victorleshyk.com/phys.org.
Thay vào đó, các vùng đất của hành tinh trở nên chật hẹp hơn. Khí hậu bị chia cắt giữa vùng nội địa khô cằn và đường bờ biển mát mẻ. Những cây mang hạt, cứng cáp – chẳng hạn như cây lá kim – bén rễ rất xa và rộng. Các động vật lưỡng cư có ít môi trường sống thuận lợi hơn, nhường chỗ cho những loài động vật sinh sản không cần dựa vào nước. Chúng bao gồm synapsid [tổ tiên của động vật có vú ngày nay] và sauropsid [tổ tiên chung của nhiều loài chim và bò sát]. Những động vật biển xuất hiện trong thời kỳ trước đó, ví dụ như cúc đá, các loài cá có xương và cá mập, tiếp tục phát triển mạnh ở vùng biển ngập tràn ánh nắng.
Mặc dù sự sống ở đầu kỷ Permi khá đa dạng, nhưng điều này không kéo dài quá lâu. Khoảng 260 triệu năm trước, khoảng ba phần tư các loài bốn chân sống trên cạn đã biến mất khỏi hồ sơ hóa thạch vào giữa kỷ Permi. Nghe có vẻ tồi tệ, nhưng thảm họa này chẳng là gì so với những tổn thất mà Trái đất sẽ phải gánh chịu 10 triệu năm sau, vào cuối kỷ Permi, khi một thứ gì đó đã giết chết hơn 95% các loài sinh vật biển và 70% sinh vật sống trên cạn.
Các lớp địa tầng chứa hóa thạch trên dãy núi Alps tại Ý tiết lộ rằng thực vật cũng bị ảnh hưởng nặng nề tương tự các loài động vật. Các hóa thạch thực vật có niên đại vào cuối kỷ Permi cho thấy những khu rừng hạt trần khổng lồ bao phủ quanh khu vực. Tuy nhiên, lớp địa tầng ở đầu kỷ Trias có ít dấu hiệu của thực vật, thay vào đó là những tàn tích hóa thạch của nấm có thể đã sinh sôi, nảy nở trên những cây cối mục nát.
Nguyên nhân gây ra Đại diệt vong
Nguyên nhân chính xác khiến các loài sinh vật biến mất một cách nhanh chóng trong sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-Trias vẫn là điều bí ẩn, một phần là do sự khan hiếm hóa thạch cũng như thảm họa tuyệt chủng đã xảy ra cách đây khá lâu nên các bằng chứng còn sót lại đều không rõ ràng.
Giả thuyết được nhiều nhà khoa học ủng hộ nhất liên quan đến một vụ phun trào núi lửa khổng lồ ở Siberia cách đây khoảng 252 triệu năm, tạo ra lượng dung nham và đá nóng chảy có thể tích lên tới 3 triệu km3. Ngày nay, chúng ta có thể tìm thấy bằng chứng về vụ phun trào này tại Siberia với một khu vực đá núi lửa lớn, bao phủ diện tích khoảng 7 triệu km2.
Núi lửa phun trào đã thiêu rụi cảnh quan xung quanh, đồng thời giải phóng thêm nhiều loại vật chất khác vào bầu khí quyển bao gồm tro bụi, khí carbon dioxide (CO2), lưu huỳnh dioxide (SO2), khí methane (CH4) và nhiều khoáng chất khác.
Lượng khí thải nhà kính khổng lồ CO2 và CH4 từ vụ phun trào đã làm Trái đất nóng lên nhanh chóng, gây ra biến đổi khí hậu trên diện rộng. Ngoài ra, nồng độ SO2 ở mức cao đã tạo ra mưa axit. “Khi đó, mưa ở Bắc bán cầu có tính axit rất mạnh. Độ pH của nước mưa có thể so sánh với nước chanh không pha loãng”, Benjamin Black, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nhận định.
Đại dương hấp thụ phần lớn khí CO2 giải phóng từ vụ phun trào núi lửa. Nồng độ cao của CO2 hòa tan trong nước là chất độc đối với nhiều sinh vật sống ở biển, khiến chúng không thể phát triển vỏ và bộ xương một cách bình thường.
Các khí độc từ núi lửa cũng kích hoạt những phản ứng hóa học phá hủy tầng ozone, làm tăng bức xạ tia cực tím có hại cho DNA của sinh vật. “Trên toàn cầu, nồng độ ozone trung bình trong khí quyển giảm xuống dưới mức quan sát được trong lỗ thủng ozone ở Nam Cực vào những năm 1990”, Black cho biết.
Sự kiện tuyệt chủng quy mô lớn trong tương lai?
Trong suốt 500 triệu năm qua, Trái đất đã trải qua năm sự kiện tuyệt chủng hàng loạt. Sau mỗi biến cố lớn như vậy, quá trình tiến hóa đã giúp nhiều quần thể động vật tái sinh và đa dạng hóa, lấp đầy những khoảng trống được tạo ra khi các loài bị tuyệt chủng.
Tuy nhiên, với xu hướng nóng lên toàn cầu và tác động mạnh mẽ của con người đến các hệ sinh thái, nhiều nhà nghiên cứu tin rằng chúng ta đang phải đối mặt với sự kiện tuyệt chủng thứ sáu.
Gần 600 loài thực vật đã bị tuyệt chủng trong 250 năm qua, gấp đôi số lượng chim, động vật có vú và động vật lưỡng cư biến mất khỏi Trái đất trong cùng thời kỳ, theo kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, Ecology & Evolution vào tháng 6/2019.
Trong một nghiên cứu khác được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (PNAS) vào năm 2018, các nhà khoa học tại Đại học Aarhus (Đan Mạch) phát hiện tốc độ tuyệt chủng của động vật đang xảy ra nhanh hơn tốc độ tiến hóa của tự nhiên. Họ sử dụng các mô phỏng tiến hóa mạnh mẽ để ước tính thời gian phục hồi của động vật có vú dựa trên tốc độ tuyệt chủng của chúng trong quá khứ và tương lai. Họ phát hiện ra rằng, thiên nhiên sẽ mất từ 5 đến 7 triệu năm tiến hóa để khôi phục lại sự đa dạng của động vật có vú ngang bằng với mức độ trước khi con người xuất hiện (kịch bản này giả định con người sẽ ngừng phá hủy môi trường sống và tiêu diệt các loài). Mô hình cũng cho thấy, sự tuyệt chủng trong 50 năm tới sẽ đòi hỏi thời gian phục hồi từ 3 đến 5 triệu năm.
Việc khám phá nguyên nhân gốc rễ của các sự kiện tuyệt chủng là một chủ đề hấp dẫn đối với giới khoa học. Bởi vì nếu hiểu được các điều kiện môi trường dẫn đến sự biến mất của phần lớn các loài trong quá khứ, chúng ta có thể ngăn chặn một sự kiện tương tự xảy ra trong tương lai.