2020年09月25日 星期五
两亿年前那场暴雨带来的毁灭与救赎

    (上接第1版)

    大多数海洋生物群落都有类似的趋势,如放射虫、有孔虫、腕足类、双壳类等。尤其是菊石和牙形石作为晚三叠世重要海洋生物地层标志化石,研究发现菊石类在CPE开始时就达到了灭绝高峰,牙形石的多样性从卡尼期早期的40种逐渐下降到9种。就连棘皮动物类的许多海百合类群在CPE期间也灭绝。有谁曾想到在提出CPE之前,有学者就开玩笑说海百合类不喜欢下雨天。

    这场大雨带来的既是毁灭,也是救赎。

    一些钙质超微浮游生物开始发生,其中碳酸钙构成的硬质外壳对大气和海洋之间的碳循环起着重要的作用。硬骨鱼在CPE期间遭受到了重大危机,但如一些软骨鱼类的鲨鱼开始辐射演化。最古老的龟也在中国的卡尼期地层中出现了。

    这一时期陆地生态系统最引人瞩目的就是恐龙的多样性演化。有证据显示,在大约2.43亿年前,即卡尼期之前似乎恐龙就已经出现,只是当时十分稀少,陆地上占主导地位的是食肉爬行动物的主龙类。到了卡尼期末期,鸟臀类、蜥臀类均已出现,从此恐龙变成了优势物种,并在长达1.6亿年的时光中统治着地球。

    这场大暴雨导致的结局不得不让人产生怀疑,原来“成也萧何败也萧何”。

    在这场暴雨的洗礼中,植物也不甘落后,一类根系特别发达且耐潮湿的植物开始崛起,并迅速成为全球森林的优势类群,它就是松柏类等裸子植物。暴雨把由低矮耐旱的石松和节蕨类植物组成的干旱草原,变成了以大量针叶树和大型成煤植物的树林。而在这场大雨之前,主流的陆地动物喙头龙类,本来可以很愉快地生活,但现在只能食用有限的植物了,少牙和胃石的二齿兽类很难取食和消化多纤维的食物,也许是这些因素影响,致使卡尼期的二齿兽和喙头龙数量逐渐减少,同时那些食肉的主龙类也失去了食物来源,很快就灭绝了。恐龙因拥有长长的脖子,还能直立行走,具有取食优势,而且有发达的牙齿和帮助碾磨食物的胃石,可以说“天时、地利和人和”均占了。

    由于针叶植物的辐射演化,使得这期间首次出现了琥珀,以及早期多样化的昆虫类群。全球分布的森林带来了富饶丰沛的树冠层,也促使脊椎动物第一次飞向天空,从此翼龙开启了它们的天空霸业。最古老的鳄鱼也出现在晚卡尼期,一些植龙类和鳞龙类在卡尼期末期广泛分布。哺乳动物的演化史也发端于卡尼期。

    CPE原因成谜

    化石的发现证实了CPE期间造成的许多物种灭绝和辐射演替,当时地球还处在二叠纪末期大灭绝后的恢复修补期,而卡尼期见证了这一时期一些类群崛起的壮举,正如某些生物在古老与现代之间发生的转折。

    关于CPE的成因,一直未能达成共识。科学家们从以下几方面提出了几种假说:

    一是板块构造运动使大气循环发生变化。石炭纪晚期强烈的构造运动使劳亚大陆和冈瓦纳大陆聚合形成泛大陆。泛大陆的聚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,从而形成超级季风气候。到了三叠纪晚期,巨型季风达到峰值,使得陆地风化作用进一步增强,季节性降雨频繁,大量新鲜淡水和陆源碎屑物的输入,导致碳酸盐台地消亡,影响范围巨大。

    二是超级大陆聚合碰撞进而触发大火成岩省(地幔柱岩浆建造)喷发致使全球气候紊乱。由地幔柱岩浆活动喷出了巨量的岩浆,释放出足够让全球变暖的二氧化碳。CPE期间至少出现了三次全球性的温度上升,变化大约在4-6℃。

    三是地球系统综合因素相互作用所致。三叠纪早期,全球火山活动达到高潮,季节性环流气候带来的大量降雨和大气中高浓度CO2共同作用、海洋中钙质浮游微生物暴发、海底板块活动及大火成岩省的暴发加剧了古地中海边缘海地区的缺氧环境,这一系列相互影响因素促成了这一显著的地质事件发生。

    卡尼期洪泛事件,在时间上与一些生物大规模演化转变的发生重合,预示着一场新的大灭绝事件在陆地和海洋生物重新洗牌中发挥了重要作用,同时也标志着现代生态系统的逐步形成,而恐龙无疑成为这场暴雨中最大的赢家。

    (作者系北京自然博物馆科学研究部博士)

京ICP备06005116