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「辽阳科普」两亿年前那场暴雨带来的毁灭与救赎

(警察时报)

在最近发表在《科学进步》杂志上的一篇论文中,中国和英国的科学家得出结论,在核实了所有相关的地质和古生物学证据后,已经确定2.33亿年前发生的"卡尼洪水事件"是一次生物灭绝事件。

「辽阳科普」两亿年前那场暴雨带来的毁灭与救赎

晚三叠纪的景观

生活在南方的朋友会对雨季留下深刻的印象和难忘。每年的6月和7月,来自东南季风的温暖潮湿的太平洋气流经过中国长江中下游,导致持续的雨天。今年夏天也不例外。但那不算什么,许多朋友可能不知道,在地质史上,地球上曾经发生过数百万年的风暴。它的过程是什么?

这种全球环境变化发生在晚三叠纪(2.37-2.27亿年前)的卡尼时期。当时的"世界地图"与现在截然不同:所有的陆地块都连接起来,形成了一个名为泛大陆的"超级大陆"。泛大陆的表面光滑,炎热和干燥。爬行动物和哺乳动物的早期祖先类型在这片闷热的土地上茁壮成长。到卡尼时期(约2.34-2.32亿年前)的中晚早晨,气候突然变得潮湿,降雨量急剧增加,富含植物茎的黑色页岩和从淡水中进口的陆基碎片增加,来自河流和湖泊的厚厚沉积物和煤沼被证明分布在世界各地。这一现象的发现迅速引发了全球研究热潮,科学家们将三叠纪晚期坎耶时期地质史上的极端气候变化事件称为"卡尼多雨事件,或CPE"。有学者认为,它是中观生命中最重要的生物和环境相关事件,对全球生态系统产生了很大的影响。

那么,由于如此漫长而漫长的事件,地球发生了什么呢?

气候变化极不稳定

"卡尼洪水事件"是一个全球性事件,在深海盆地、浅水碳酸盐岩层和陆相盆地具有丰富的地质记录。其中,浅水碳酸盐岩平台的环境变化较为明显,从微生物主导的碳酸盐岩生态系统到生产力较低的来世主导的生态系统,都有一种真正意义上的石质珊瑚礁。在一些地区也发生了缺氧事件。

大量的沉积证据:如南阿尔卑斯山的大量蒸发岩和四川-西部地区的颗粒状海滩,表明安第斯山脉早期古地中海沿岸的季风炎热干燥气候特征在卡尼初期和CPE时期持续存在, 突然过渡到温暖潮湿的气候,降雨量增加,气候变化极其不稳定。

生物进化非常丰富

在CPE期间,海洋生物属的灭绝率约为33%,在中观生物的多次灭绝事件中排名第三。从早期到晚期,海洋无脊椎动物从1129减少到775。

大多数海洋群落都有类似的趋势,如放射性蠕虫、穿孔昆虫、腕足动物、双壳类等。特别是菊花和齿形石作为三叠纪晚期重要海洋生物形成的化石,发现菊花在CPE开始时达到顶峰,牙石的多样性从卡尼早期的40种逐渐下降到9种。甚至许多针鼹的海百合在CPE期间灭绝了。谁能想到,在CPE提出之前,有学者开玩笑说,海百合不喜欢下雨天。

大雨带来了破坏和救赎。

一些钙超层藻类开始出现,碳酸钙形成刚性外壳,在大气和海洋之间的碳循环中起重要作用。硬核鱼在CPE期间遭受了重大危机,但鲨鱼,如一些软骨鱼开始辐射。最古老的海龟也出现在中国的卡尼时期。

在此期间,陆地生态系统最引人注目的方面是恐龙多样性的进化。有证据表明,恐龙出现在大约2.43亿年前,在大屠杀之前,但在当时是罕见的,主要龙在陆地上的食肉爬行动物中占主导地位。到卡尼生命的尽头,鸟臀部和蜥蜴臀部已经出现,恐龙已经成为优势物种,统治地球1.6亿年。

这场大雨的结果不得不让人怀疑,原来的"程也小和也输了小鹤"。

在这场风暴的洗礼中,植物不甘落后,一种特别发达的根系和防潮植物开始崛起,并迅速成为全球森林的主导群体,它是松柏等裸草。大雨使由低矮、耐旱的石松和蕨类植物组成的干旱草原变成了拥有大型针叶树和大型燃煤厂的森林。在这场大雨之前,主流的陆地动物龙,本来可以过上幸福的生活,但现在只能吃有限的植物,牙齿和胃石的双齿兽很难吃和消化多纤维食物,或许这些因素有影响,导致卡尼时期的双齿兽和龙的数量逐渐减少, 而那些食肉的主龙也失去了食物来源,很快就灭绝了。恐龙因为脖子长,还能直立行走,具有进食的优势,并且已经长出了牙齿和帮助磨胃石的食物,可以说是"天、土、人"占了上风。

琥珀以及早期多样化的昆虫种群,由于针叶树的辐射进化,在此期间首次出现。森林的全球分布带来了丰富的树冠层,并促使脊椎动物首次飞向天空,自此翼龙开辟了其抢天产业。最古老的鳄鱼也出现在卡尼时期晚期,当时一些龙和有鳞龙在卡尼时期末期广泛分布。哺乳动物的进化史也始于卡尼时期。

CPE的病因是一个谜

化石的发现证实了CPE时期许多物种的灭绝和辐射演替,当时地球仍在从第二次世界大战结束时恢复,卡尼时期见证了其中一些群体的崛起,就像一些生物在古代和现代之间转弯一样。

关于CPE的原因尚未达成共识。科学家们通过以下方式提出了几个假设:

首先,板块构造运动导致大气环流发生变化。木炭晚期强烈的构造运动导致劳里和贡瓦纳大陆汇聚成泛大陆。泛大陆的汇合和中央山脉的隆起对全球大气环流系统产生了强烈影响,导致超级季风气候。到三叠纪晚期,巨型季风达到顶峰,进一步增强了陆地的风化作用,频繁的季节性降雨,以及大量新鲜淡水和陆基碎片的输入,导致碳酸盐岩平台的消亡,影响范围广泛。

其次,超大陆聚集体碰撞又引发火山喷发进入岩石省(地幔柱岩浆的构造)造成全球气候紊乱。测地线岩浆活动喷出了大量的岩浆,释放出足够的二氧化碳来使全球变暖。在CPE期间,全球气温至少上升了三次,变化约为4-6摄氏度。

第三,地球系统综合因素的相互作用。在三叠纪早期,全球火山活动达到高潮,季节性环流气候和大气中高浓度CO2的强降雨,海洋中浮游生物钙微生物的爆发,海底板块活动和大火山省的爆发加剧了古代地中海边缘缺氧环境,一系列相互影响的因素促成了这一显着的地质事件。

卡尼洪水事件恰逢一些生物在时间上的大规模进化,预示着一种新的大规模灭绝事件,在陆地和海洋生物的重新剥离以及现代生态系统的逐渐形成中起着重要作用,恐龙无疑是这场风暴中最大的赢家。

(作者:刘伟,北京自然科学博物馆科研室博士)