(警察時報)
在最近發表在《科學進步》雜志上的一篇論文中,中國和英國的科學家得出結論,在核實了所有相關的地質和古生物學證據後,已經确定2.33億年前發生的"卡尼洪水事件"是一次生物滅絕事件。

晚三疊紀的景觀
生活在南方的朋友會對雨季留下深刻的印象和難忘。每年的6月和7月,來自東南季風的溫暖潮濕的太平洋氣流經過中國長江中下遊,導緻持續的雨天。今年夏天也不例外。但那不算什麼,許多朋友可能不知道,在地質史上,地球上曾經發生過數百萬年的風暴。它的過程是什麼?
這種全球環境變化發生在晚三疊紀(2.37-2.27億年前)的卡尼時期。當時的"世界地圖"與現在截然不同:所有的陸地塊都連接配接起來,形成了一個名為泛大陸的"超級大陸"。泛大陸的表面光滑,炎熱和幹燥。爬行動物和哺乳動物的早期祖先類型在這片悶熱的土地上茁壯成長。到卡尼時期(約2.34-2.32億年前)的中晚早晨,氣候突然變得潮濕,降雨量急劇增加,富含植物莖的黑色頁岩和從淡水中進口的陸基碎片增加,來自河流和湖泊的厚厚沉積物和煤沼被證明分布在世界各地。這一現象的發現迅速引發了全球研究熱潮,科學家們将三疊紀晚期坎耶時期地質史上的極端氣候變化事件稱為"卡尼多雨事件,或CPE"。有學者認為,它是中觀生命中最重要的生物和環境相關事件,對全球生态系統産生了很大的影響。
那麼,由于如此漫長而漫長的事件,地球發生了什麼呢?
氣候變化極不穩定
"卡尼洪水事件"是一個全球性事件,在深海盆地、淺水碳酸鹽岩層和陸相盆地具有豐富的地質記錄。其中,淺水碳酸鹽岩平台的環境變化較為明顯,從微生物主導的碳酸鹽岩生态系統到生産力較低的來世主導的生态系統,都有一種真正意義上的石質珊瑚礁。在一些地區也發生了缺氧事件。
大量的沉積證據:如南阿爾卑斯山的大量蒸發岩和四川-西部地區的顆粒狀海灘,表明安第斯山脈早期古地中海沿岸的季風炎熱幹燥氣候特征在卡尼初期和CPE時期持續存在, 突然過渡到溫暖潮濕的氣候,降雨量增加,氣候變化極其不穩定。
生物進化非常豐富
在CPE期間,海洋生物屬的滅絕率約為33%,在中觀生物的多次滅絕事件中排名第三。從早期到晚期,海洋無脊椎動物從1129減少到775。
大多數海洋群落都有類似的趨勢,如放射性蠕蟲、穿孔昆蟲、腕足動物、雙殼類等。特别是菊花和齒形石作為三疊紀晚期重要海洋生物形成的化石,發現菊花在CPE開始時達到頂峰,牙石的多樣性從卡尼早期的40種逐漸下降到9種。甚至許多針鼹的海百合在CPE期間滅絕了。誰能想到,在CPE提出之前,有學者開玩笑說,海百合不喜歡下雨天。
大雨帶來了破壞和救贖。
一些鈣超層藻類開始出現,碳酸鈣形成剛性外殼,在大氣和海洋之間的碳循環中起重要作用。硬核魚在CPE期間遭受了重大危機,但鲨魚,如一些軟骨魚開始輻射。最古老的海龜也出現在中國的卡尼時期。
在此期間,陸地生态系統最引人注目的方面是恐龍多樣性的進化。有證據表明,恐龍出現在大約2.43億年前,在大屠殺之前,但在當時是罕見的,主要龍在陸地上的食肉爬行動物中占主導地位。到卡尼生命的盡頭,鳥臀部和蜥蜴臀部已經出現,恐龍已經成為優勢物種,統治地球1.6億年。
這場大雨的結果不得不讓人懷疑,原來的"程也小和也輸了小鶴"。
在這場風暴的洗禮中,植物不甘落後,一種特别發達的根系和防潮植物開始崛起,并迅速成為全球森林的主導群體,它是松柏等裸草。大雨使由低矮、耐旱的石松和蕨類植物組成的幹旱草原變成了擁有大型針葉樹和大型燃煤廠的森林。在這場大雨之前,主流的陸地動物龍,本來可以過上幸福的生活,但現在隻能吃有限的植物,牙齒和胃石的雙齒獸很難吃和消化多纖維食物,或許這些因素有影響,導緻卡尼時期的雙齒獸和龍的數量逐漸減少, 而那些食肉的主龍也失去了食物來源,很快就滅絕了。恐龍因為脖子長,還能直立行走,具有進食的優勢,并且已經長出了牙齒和幫助磨胃石的食物,可以說是"天、土、人"占了上風。
琥珀以及早期多樣化的昆蟲種群,由于針葉樹的輻射進化,在此期間首次出現。森林的全球分布帶來了豐富的樹冠層,并促使脊椎動物首次飛向天空,自此翼龍開辟了其搶天産業。最古老的鳄魚也出現在卡尼時期晚期,當時一些龍和有鱗龍在卡尼時期末期廣泛分布。哺乳動物的進化史也始于卡尼時期。
CPE的病因是一個謎
化石的發現證明了CPE時期許多物種的滅絕和輻射演替,當時地球仍在從第二次世界大戰結束時恢複,卡尼時期見證了其中一些群體的崛起,就像一些生物在古代和現代之間轉彎一樣。
關于CPE的原因尚未達成共識。科學家們通過以下方式提出了幾個假設:
首先,闆塊構造運動導緻大氣環流發生變化。木炭晚期強烈的構造運動導緻勞裡和貢瓦納大陸彙聚成泛大陸。泛大陸的彙合和中央山脈的隆起對全球大氣環流系統産生了強烈影響,導緻超級季風氣候。到三疊紀晚期,巨型季風達到頂峰,進一步增強了陸地的風化作用,頻繁的季節性降雨,以及大量新鮮淡水和陸基碎片的輸入,導緻碳酸鹽岩平台的消亡,影響範圍廣泛。
其次,超大陸聚集體碰撞又引發火山噴發進入岩石省(地幔柱岩漿的構造)造成全球氣候紊亂。測地線岩漿活動噴出了大量的岩漿,釋放出足夠的二氧化碳來使全球變暖。在CPE期間,全球氣溫至少上升了三次,變化約為4-6攝氏度。
第三,地球系統綜合因素的互相作用。在三疊紀早期,全球火山活動達到高潮,季節性環流氣候和大氣中高濃度CO2的強降雨,海洋中浮遊生物鈣微生物的爆發,海底闆塊活動和大火山省的爆發加劇了古代地中海邊緣缺氧環境,一系列互相影響的因素促成了這一顯着的地質事件。
卡尼洪水事件恰逢一些生物在時間上的大規模進化,預示着一種新的大規模滅絕事件,在陸地和海洋生物的重新剝離以及現代生态系統的逐漸形成中起着重要作用,恐龍無疑是這場風暴中最大的赢家。
(作者:劉偉,北京自然科學博物館科研室博士)