向死而生,繁衍与灭绝交替的大时代

2021-03-03 07:43暗号
科学Fans 2021年2期
关键词:寒武纪陆地大陆

暗号

联合古陆构成假想图

经过漫漫2亿年的第二次雪球地球事件①,地球逐渐回温。一旦地面不再被反射紫外线的冰雪完全覆盖,深色地表的升温效果就开始逐渐显露,让更多的冰雪融化,形成正反馈。摆脱了前寒武纪的白色诅咒,地球终于迎来一个略为温暖的时期,适宜的温度给了生命更多可能,地球从此进入古生代。

古生代可以划分为寒武纪、奥陶纪、志留纪(三者同属于早古生代)、泥盆纪、石炭纪、二叠纪(三者同属于晚古生代)六个纪,仿佛一部播出了六季的长剧,生命就在这部长剧中尝试着无数种生存的可能,但几乎每一季都会以一场灭绝告终。

陆与海的重构——“超级”大陆出现

在早古生代,地球的陆海分布继承了埃迪卡拉纪( 国内一般俗称震旦纪) 的格局。这一时期,地球上板块碰撞运动频发,称为加里东运动。这些构造运动使得一些古大洋消失,古大陆拼合。比如其中的冈瓦纳古陆② 一直向南移动,在约4.35 亿年-4.3亿年前经过南极北上,并在约3.5 亿年前,也就是晚古生代的末期与其他大陆一起聚合,形成了泛大陆,又叫联合古陆③(Pangaea),就是魏格纳最先猜测的那块大陆的雏形。

大陆的拼合伴随着能量的释放,这种挤压的伟力必然让陆地形成褶皱,这些褶皱就是山脉。但在早古生代时期,陆地上还没有任何生命存在,生命只在海洋里浮沉。没有微生物崩解岩石、形成土壤,没有动物在山间嬉戏,海平面以上,山脉和陆地日复一日,孤独地经受着大风和水循环的洗礼。

此时,大量的浅海给了生物基础的栖息地,但冰川的效用还没有完全解除,气候冷热不均,海平面波动不休,再加上大陆移动造成的大洋区域和洋流不停变动,因此进化的每一步都是险象环生。

古生代早期海底生态想象图

早古生代——生物进化大舞台

在埃迪卡拉纪末期,多细胞动物把矿质沉积在身躯上,进化出外壳,称为“小壳动物群”。它们仍然保持着以毫米为单位的小巧身形,但大部分都长得像今天的小螺和小贝壳,代表动物是软舌螺,有腕足类、腹足类、骨针类、单板类等,另外还有一些刚刚进化出雏形的节肢动物。小壳动物的肉体腐朽了,只有一点点轻软的壳在化石中留下了身影。

几千万年后,化石记录显示,这些小壳动物的后代发生了突变。这些物种突然集体出现在化石记录里,就是“寒武纪物种大爆发事件”。这次物种爆发时间发生在5.4 亿年前,以我国云南澄江地区发现的澄江动物群为代表。

如今能见到的无脊椎动物几乎所有的纲在那个时候都已经出现,可谓百花齐放。新的寒武纪动物外壳更硬,体型也更大,能经得起海流和巨浪的冲击。更重要的是,以节肢动物为代表的军备竞赛开始打响了。依靠身体分节的特性,它们有的进化出视觉,有的体节改造成足、颚、爪、齿等不同结构,运动能力增强。为了避免被捉,披甲的硬度也在增长。这正是物种爆发的真相——更多的矿化硬质结构可以在化石里留下记录了。

5.2亿年前,这些外骨骼生物演化出了最初的大脑,由前脑、中脑和后脑三个独立部分组成,让优秀的知觉能力和运动能力拥有了指挥部。那个时候,你可以看到身躯长达两米的奇虾擎着长有巨眼的柄,挥动密布尖刺的大螯,无情地践踏着海底的贝壳类动物和底栖滤食动物。

在寒武纪晚期,原始的脊椎动物——无颌类的鱼形动物悄然出现。在奥陶纪,它们和无脊椎动物一起在海洋里畅游。在奥陶纪末期,一次物种灭绝事件让海洋受到极大的打击,但到了志留纪,此时原始的有颌鱼类——盾皮鱼类已经出现。

相比于早古生代的动物,那时期的植物只能说是乏善可陈,海生藻类仍然占据着绝对的生物量,但在5亿年前,可能已经有些植物的先驱正在向陆地靠拢。

翼展近1 米的巨脉蜻蜓化石

晚古生代——水陆两开花

地球早期的月球离我们更近,造成的潮汐也许会更强。在泥盆纪,周期性的潮汐形成周期性的近海池塘,它們仿佛是一个个踏板,把总鳍鱼类和藻类推向更深的内陆河流,形成最早的两栖类、苔藓和裸蕨。它们获得了全新的活动范围,也就获得了极高的竞争优势。当动物代表布龙度蝎与植物代表库克逊蕨开始登陆陆地时,生命离开水域环境转战陆生环境的大战役已经打响。

而最新出土的化石证据显示,在志留纪晚期和泥盆纪期间,地表可能已经屹立着一些怪异的数米高的真菌——原杉藻,它们生活在距今约4.3亿-3.5亿年前,就这么神秘地出现,和一些小型无脊椎动物生活在一起,然后又神秘地消失,目前还是一个难解的谜。

不出意料,泥盆纪晚期又出现了第二次物种大灭绝,但这次灭绝事件已经不能再阻止生命向陆地进发。3 亿年前,热带森林密布赤道带,并开始向更高纬度扩展,在古地球中留下一层富含碳元素的地层,所以称为石炭纪(寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪都是以发现地点或当地族裔来命名的)。

古生代晚期合弓纲动物想象图

与此同时,更适应陆地环境的原始爬行动物诞生,而在天空之中,一些水生节肢动物再次利用躯体分节的优势,进化出翅膀。雨林的光合作用带来更高的氧气浓度,使得节肢动物的体型可以尽量增大。于是在丛林之中,可以有翼展近1 米的巨脉蜻蜓飞翔,有体长2.5 米的节胸蜈蚣在地面穿梭。

在石炭纪末期,气候愈发干燥,使得蕨类植物和裸子植物也有萎缩的一天;且随着河道不断细分出支流,雨林被分割得越来越小,巨脉蜻蜓等大型生物就在这个过程中丧失了生存的优势,走向灭绝,雨林在化石中的碳化身影也随之消失了。这就是石炭纪末的雨林崩溃事件。

时间到了二叠纪,此时北半球的各板块拼合成劳亚古陆④,与北上的冈瓦纳古陆拼合,泛大陆形成。在这个山海巨变的过程中,脊椎动物的春天来临了。

无论在海洋、淡水还是陆地,可靠的内骨骼和发达的神经系统都使它们占尽优势。更重要的是,它们的卵逐渐演化成羊膜卵,完全摆脱了对水的依赖。那些只能生活在潮湿气候中的蕨类植物也开始被裸子植物取代,这些松、柏、苏铁类还没有进化出落叶种子植物那种使叶片变黄脱落的技能,但在干湿交替变化的打击下,已经足以活命。

羊膜动物⑤得到了霸权,其中最重要的就是合弓纲。它们体型巨大,四肢健壮,有些长得像原始恐龙(如基龙类、楔齿龙类),有些面目开始略具哺乳动物的形态(主要是兽孔类)。在这一纪,泛大陆仿佛一个临时搭建的大舞台,不同的合弓纲动物拿到食草和食肉两种角色,食肉的长出獠牙利齿,吃草的变得厚重难攻,演出永恒的追逃游戏。

古生代晚期的陆地生态想象图

死亡再临——P/T大灭绝

但在二叠纪末,这场表演还是迎来了突然的落幕。回味整个古生代,一开始是地壳的运动造成了生命大跃进,从种类、数量到疆域都得到了空前的发展,地球因为生命繁荣而变得喧嚣。而水能载舟,亦能覆舟,地理的剧变造就生命,也就能轻易地把它夺走。

二叠纪地壳运动更加剧烈,在2.5亿年前达到顶峰。泛大陆突然频发地幔柱事件,也就是炽热的地幔物质直接冲出地表。其中,以峨眉山和西伯利亚发生的地幔柱事件最为严重,岩浆几乎覆盖整个西伯利亚,所到之处燃烧殆尽,全部成为黝黑的玄武岩,释放的烟尘遮蔽天空,光合作用难以为继,氧气急剧缺失。岩浆裹挟出的二氧化硫还让地球遍淋酸雨,并且产生冰室效应,让泛大陆的南极再次遭遇冰封。

死亡的氛围笼罩全球,这是地球历史上最大的一起灭绝事件,因为这次滅绝事件处在古生代的二叠纪(Permian)和中生代三叠纪(Triassic)之间,所以取两个纪元的首字母,称为P/T大灭绝事件。泛大陆似乎想要将一切推翻重来,几乎不愿意再留任何活口,有70%的陆地生物、96%的海洋生物在这场灾难中灭绝。

但也许是出于命运偶然的仁慈,也许是生命自能寻找到出路,尽管经历了史上最恐怖的大灭绝事件,生命还是留下了火种,等待在中生代复苏。

LINK

关于导致P/T大灭绝的原因,学界有多种推测,包括超级火山爆发、陨石撞击、全球性温度变化、海平面升降、大气成分变化等。一般认为,是上述各种情况的综合影响与连锁反应导致了P/T大灭绝事件。

猜你喜欢
寒武纪陆地大陆
谁在推着陆地跑
清江生物群——探索寒武纪生命大爆发秘密的新窗口
寒武纪:怪物元年
陆地开来“宙斯盾”
IQ大陆
北方大陆向
爬爬爬,以水中冲向陆地
冰之大陆
寒武纪生物大爆发
大陆的漂移