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小科普:随我看地球-XIX(下集) 听说过地球上有连泻百万年的洪荒大雨吗? ... ... ... ...

2022-6-7 12:48| 发布者: Mary| 查看: 1021| 评论: 0

摘要: 小科普:随我看地球-XIX(下集)听说过地球上有连泻百万年的洪荒大雨吗?雨洪期时的古气候变化根据对世界各国的岩石和碳同位素的分析表明雨洪事件持续了大约200万年,并含有若干短暂的干旱期,说明雨洪事件並非连续下 ...
Jenny Ting
小科普:随我看地球-XIX(下集)

听说过地球上有连泻百万年的洪荒大雨吗?
 
雨洪期时的古气候变化
根据对世界各国的岩石和碳同位素的分析表明雨洪事件持续了大约200万年,并含有若干短暂的干旱期,说明雨洪事件並非连续下雨。在这200万年的事件中,还有许多不同的证据表明气候在卡尼期非常潮湿,当时全球气候也普遍变暖。
 
在意大利朱利安阿尔卑斯山地区的卡尼期发现的孢子花粉显示雨洪事件时气候相当潮湿(Guido Roghi, 2004)。尔后对西北欧和其他地区不同地质环境中所进行的孢粉学研究也佐证了这一发现。根据在牙形石磷灰石中测量的氧同位素计算,表明当时的海面温度上升了4至7⁰C,具备了一个温室地球的状态。当然,全球变暖也可能由大规模火山活动以外的机制引发,例如,古新世-始新世极热事件(P/E Thermal Maximum)通常是由于海洋甲烷的释放。
 
雨洪期对地球生命的影响 – 毁灭和重生
大量研究表明这场持续了200万年的大雨不仅给地质和气候带来重大影响,而且还造成了巨大的生物危机和新生命时代的萌生。
 
如前所述,卡尼期时瀑雨、火山频发,历时数百万年,导致乌云蔽日,阳光暗淡,气候暖化,大地极度潮湿,海洋酸化,那些祖先级的生物实在经受不了生存环境的突然恶化,无法适应而大量死亡,绝灭,或数量锐减,如牙形石(Conodonts)、菊石(Ammonoids)、海百合(Crinoids), 苔藓虫(Bryozoa)、绿藻(Green Algae)等。 这次事件导致大约33%的海洋生物绝灭,包括海洋无脊椎动物,脊椎动物,原生动物和四足动物。过去地质界一直公认地球历史上有过五次生命大绝灭(大大小小总共有22次绝灭事件)。如果算上这次绝灭,该是六次大绝灭了。但是,有些学者则认为这次绝灭规模不及其他五次大绝灭,只能算是中等绝灭事件,不应包括在大绝灭中。下图表示地球历史上5次主要绝灭事件,包括卡尼雨洪期绝灭事件(注意特别标记):

这是从古生代的奥陶纪(Ordovician)到中生代白垩纪末(Late Cretaceous)的5次大绝灭事件简图,并专门标出了2.33亿年前的卡尼雨洪期。Paleozoic = 古生代,Mesozoic = 中生代,Cenozoic = 新生代。图源/Credit:Sci-news.com,2020。
 
以下藉此机会顺便介绍一下地球历史上五次大绝灭的简况:
 
第一次大绝灭发生于4.4亿年前的奥陶纪末期(Late Ordovician),导致大约85%的物种绝灭。这次大绝灭又称奥陶纪大绝灭(Ordovician Extinction)。
 
第二次是3.65亿年前的泥盆纪晚期(Late Devonian),海洋生物遭受了灭顶之灾,导致大约80%物种绝灭,这次生物大绝灭又称泥盆纪大绝灭(Devonian Extinction)。
 
第三次发生在2.5亿年前的二叠纪末期(Late Permian),是最严重的一次,物种绝灭超过96%,又称二叠纪大绝灭(Permian Extinction)。
 
第四次发生在2亿年前的三叠纪晚期(Late Triassic),这次事件使爬行类动物遭遇重创,造成大约76%的物种绝灭,主要是海洋生物的绝灭,这似乎和海洋缺氧有关。这次生物大绝灭又称三叠纪大绝灭(Triassic Extinction)。三叠纪也是爬行动物和裸子植物崛起的时期。
 
第五次是在6500万年前的白垩纪末期(End of Cretaceous)。这次事件导致三叠纪晚期以来长期统治地球的恐龙完全绝灭。这次大绝灭又称白垩纪大绝灭或恐龙大绝灭(Cretaceous Extinction 或Dinosaur Extinction)。
 
另外一方面,这次雨洪事件,同时也为其他许多门类的生物提供爆发性演化的契机,真可谓浴火重生。在海洋中,石珊瑚礁和钙质超微浮游生物(如钙球藻Calciospheres)的急剧兴起;在陆地上,针叶树、昆虫、鳄鱼、蜥蜴、海龟和哺乳动物快速向多样性发展。现在我们已经比较清楚我们地球上真正的恐龙最早竟然是被一场高温大雨浇灌出来的。这场百万年大雨到来之前,恐龙的祖先只是蜷缩在地球上的某一个角落里,仅占原来生物群总体的9%,在大雨之后,恐龙迅速发展到占生物群总体的90%,恐龙从此成为全球动物界的霸主,直至6500万年前的白垩纪末期陨石撞击地球后才整体绝灭。

本图表示世界各地的脊椎动物、植物和昆虫之间的主要生物群变化与卡尼期的总有机碳同位素-13(δ13CTOC)和温度(∆T-oC)之间的变化关系。注意下图中雨洪期前后的植物(蕨类-Ferns和针叶树-Conifers)及昆虫类(Insects)生物群的演变情况;上图主要表示恐龙,兽类(Dicynodints),鳄形类(Crocodylomorpha),乌龟(Turtles)和哺乳动物(Mammals)等动物的兴起和多样化。图源/Credit: SCIENCE ADVANCES, 2020。
 
上世纪八十年代,麦克•班通(Mike Benton)发现恐龙在三叠纪时变得多样化,同时认为三叠纪时代的主要食草爬行动物(如鼻龙类和二齿兽类)的灾难性绝灭,可能与它们喜爱的蕨类植物的迅速衰退和干旱气候的针叶树替代有关。于1986年,Benton注意到在三叠纪晚期实际发生了两次大规模绝灭,一次是在卡尼期,另一次就是上面提到的在三叠纪-侏罗纪边界的第四次大绝灭”,比卡尼期要晚两千多万年。
 
应该指出,大多数卡尼期爬行动物是一些小型食肉动物,但来自阿根廷的艾雷拉龙(Herrerasaurus)却已经变得很大,可长达6米。

阿根廷的艾雷拉龙(Herrerasaurus)复原图。 图源/Credit: Wikipedia.

鳄形类(Crocodylomorpha). 图源/Credit: https://www.pngwing.com/en/search?q
 
艾雷拉龙是一种强大的双足野兽,能够捕食当时的所有动物。鳄形类生活在陆地上,属假鳄类,包括鳄鱼及其已灭绝的近亲。南美洲也有罕见的食草蜥蜴类恐龙,如泛食蜥。食草恐龙在三叠纪后期都形成了自己的特有物种。以上诸类动物自卡尼期以来都呈长足发展。卡尼雨洪期也标志着几乎所有现代四足动物群的起源或初始扩张,包括海龟、鳄鱼、蜥蜴和哺乳动物。卡尼期还代表了碳酸盐沉淀以浅水钙质生物为主的海洋过渡到以深海钙质生物为主的海洋,即从“浅海(Neritan)”海洋过渡到“深海(Cretan)”海洋。

作者简介:
章纪君博士,1982年12月赴美国纽约哥伦比亚大学拉蒙特地质研究所(Lamont-Doherty Geological Observatory)研究海洋浮游有孔虫;1984年赴美国田纳西州Vanderbilt 大学学习海洋钙质超微浮游生物; 自1987年至2013年在美国自然历史博物馆微体古生物出版社和拉蒙特地质研究所从事特殊出版物编辑,海洋古生物及生物地层学和天外物质的研究。1991年进入加拿大哈里法克斯的达尔豪斯(Dalhousie)大学深造,1996年取得博士学位。在学期间获奖情况:1996-1999年:美国弗罗里达大学美国国家科学基金会 (NSF) 的博士后资助。1993-1996年连续四年获达尔豪斯大学研究生 Izaak Walton Killam 纪念奖学金。1994年获美国地质学会 (GSA) 学生研究奖。1993年获美国全球一年一度一人的Cushman 基金会学生奖。1991-1993年连续二次获达尔豪斯大学研究生奖学金。1991-1996仼达尔豪斯大学助教。
 
1997年在法国Anger大学地质系做访问教授。2000年后在利比亚-美国合营公司-”绿州石油公司”任实验室主任,从事古生物,地层和古盆地重建工作, 同时担任石油公司的地质,古生物学的教育培训工作。
 
出版物二部书,中文版一部由”海洋出版社”出版, 合著1988, 438pp; 另一部英文版由Springer-Verlag 出版社出版, 合著, 1985, 370pp. 1985-1986期间曾参与中国的“辞海”汇编。
 
在”海洋出版社”1988年专著一书中,命名了16个第四纪底栖有孔虫新物种. 另外在美国 ”Micropaleontology”1995年一文中,命名了一个渐新世(Oligocene)的浮游有孔虫一个新属(Protentelloides) 和二个新种(Protentelloides primitiva 和Protentelloides dalhousiei).
 
出版文章20余篇,发表于各种科学杂志上, 如Palaios,Deep Sea Research, Marine Micropaleontology, Micropaleontology, Paleoceanography, Geology, Oceanography Acta Sinica等.为绿洲石油公司撰写内部专业报告20余篇.

听说过地球上有连泻百万年的洪荒大雨吗?(上集)http://www.hotspotnews.ca/portal.php?mod=view&aid=2058

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