【泥盆纪恐鱼】【地球演义】泥盆纪末大灭绝(上):星陨 冰封 海退

2019-12-04 - 泥盆纪

日月轮转,寒暑交替,晚泥盆世的弗拉期即将结束,接下来进入被称为法门期的地质时代。生命已经蓬勃发展了6000万年,无论植物,动物还是真菌,都演化出繁多的种类,成长至空前巨大的体型,播散到地球的每个角落。在茂密的森林深处,最早的种子悄然萌发;肥沃的落叶层下,原始的昆虫蠕蠕而动;纵横交错的湖沼水道中,肉鳍鱼类奋力撑起身体,把清冽湿润的空气吸进肺中,准备向陆地发起冲锋。

【泥盆纪恐鱼】【地球演义】泥盆纪末大灭绝(上):星陨 冰封 海退
【泥盆纪恐鱼】【地球演义】泥盆纪末大灭绝(上):星陨 冰封 海退

形势看起来一片大好,似乎用不了多久,人们熟悉的四足巨兽在大地上悠然漫步的画面就将出现在地球上。

如上表所示,《地球演义》已经介绍了显生宙(Phanerozoic)-古生代(Paleozoic)的寒武纪(Cambrian),奥陶纪(Ordovician),志留纪(Silurian)和泥盆纪(Devonian)。表的顶部是晚泥盆世(Upper Devonian)的弗拉期(Frasnian)和法门期(Famennian),也是这两回的故事发生的时代。图片来源自网络。

【泥盆纪恐鱼】【地球演义】泥盆纪末大灭绝(上):星陨 冰封 海退
【泥盆纪恐鱼】【地球演义】泥盆纪末大灭绝(上):星陨 冰封 海退

然而对生命来说,这个世界从来就不是平坦的演化快车道。就在弗拉期和法门期的交界(the Frasnian-Famennian Boundary, FFB),变化无常的命运突然狠狠地踩下了急刹车,一连串灾变密集降临,生机勃勃的乐土瞬间变成了炼狱,继奥陶纪大灭绝之后,死亡的阴影再一次笼罩了所有的生物。

来自宇宙深处的不速之客又一次造访地球,拉开了大灭绝的序幕。和奥陶纪末的死亡射线不同,这一次,几颗在星际四处游荡的小天体被地球引力捕获,它们带着火光划破天际,未被燃尽的内核重重地坠落到地表。

泥盆纪小行星撞击事件统计,圆球大小代表撞击强度。在FFB附近,发生了两次最强的撞击:阿拉莫(Alamo)事件和锡利扬(Siljan)事件。图片左侧曲线表示灭绝生物属的百分数,这两次撞击的时间与泥盆纪末大灭绝的第一次高峰(FFB粗线下方的尖峰)吻合。图片来源自[1]。

在地球形成的早期,曾经无数次被小天体轰击,大气层,岩石圈和地幔层一次又一次地承受和吸收天地冲撞的巨大能量。但在弗拉期和法门期之交,无数生灵的血肉之躯被卷入其中。火流星陨落之处,一切地表特征都被摧毁,生物,海水甚至岩石瞬间气化。冲击波迅速扩散,夷平了数千公里内的森林,河湖和礁岩,杀死了其中所有的动植物。

位于瑞典的锡利扬环形带(Siljan Ring)是泥盆纪末一次小行星撞击给地球留下的伤疤。它的直径超过50公里,是欧洲最大的陨石坑。图片来源自网络。

然而灾难才刚刚开始。撞击的能量粉碎并掀起了部分地壳,巨量烟尘腾空而起,弥散在大气层中。激荡的地幔物质喷涌而出,火山剧烈喷发,释放出大量有毒气体和固体尘埃,这些微小的颗粒在空中长时间悬浮,阻挡阳光和热量到达地面,植物的光合作用被迫中止,大气和海洋的温度急剧降低,地球生命瑟瑟发抖地沉入了漫长的黑夜和严冬。

各地质时期地球平均温度变化情况(Cm寒武纪;O奥陶纪;S志留纪;D泥盆纪;C石炭纪;P二叠纪;Tr三叠纪;J侏罗纪;K白垩纪;Pg古近纪;N新近纪)。注意在泥盆纪末(D与C之间)出现了一次骤然降温,引发了极其严重的生态灾难。图片来源自网络。

大气中的水凝结成雪花,飘洒在天地之间。冰川开始覆盖两极和高海拔的地区。激变的信风,温度和盐分改变了洋流的走向,冰冷的海水在大洋间周行不止,途径之处,泥盆纪温暖海洋环境中孕育的浮游生物大批冻僵死去。食物链基础的崩塌,诱发了物种灭绝的连锁反应,以浮游生物为食的牙型动物,笔石,珊瑚,棘皮动物,腕足动物和小型脊椎动物,纷纷在饥饿中步入灭亡。

泥盆纪末的世界,生命正在严寒和饥饿中苦苦求生。图中标示出未来将成为中国华南和加拿大西部的板块位置,海陆构造与现代完全不同。图片来源自[2]。

上图:弗拉阶-法门阶边界附近发现的牙形刺化石。下图:在弗拉期和法门期的交界,牙型动物出现一波灭绝高峰,在地层中形成了一条明显的分隔线。牙形动物是以浮游生物为食的小型无颌类(参见第八十九回 碎骨狂魔),它们的大量消失表明海洋浮游生态系统遭到了毁灭性的打击。图片来源自[3]。

随着大量水以冰雪的形式固定下来,海平面开始下降。海水退去后,大陆架上茂密生长的珊瑚礁被暴露在大气之中,奥陶纪大灭绝后兴起的主要造礁生物——层孔虫,四射珊瑚和横板珊瑚(参见第一百四回 城堡)陷入绝境。同时搁浅的还有各种附礁生物:腕足动物,棘皮动物,竹节石,双壳类和腹足类,以及游弋其中的三叶虫,菊石,甲胄鱼和有颌类,它们构成了泥盆纪末大灭绝的第一波高潮。

泥盆纪的珊瑚礁是无数生物的家园(A,B,C:横板珊瑚;D:苔藓虫;E:四射珊瑚;F,H:腕足动物;G:棘皮动物;I:三叶虫;J:头足类)。当海水退去后,这些动物被抛在光秃秃的大陆架上,死于低温,窒息和脱水。图片来源见水印。

显生宙大灭绝事件对珊瑚礁造成的影响。志留纪到泥盆纪是珊瑚造礁的高峰期,晚泥盆纪(Late Devonian)大灭绝彻底摧毁了四射珊瑚和横板珊瑚类群,随后的1亿年间,珊瑚礁从海洋中销声匿迹。直到二叠纪后期,其他珊瑚类群才重新演化出制造石灰质骨骼的能力,重启造礁工程。图片来源自网络。

研究者将发生在弗拉期和法门期之交的一系列灾变,命名为Kellwasser事件(The Kellwasser Event)。从目前发现的证据看,海洋生态系统遭到毁灭性的打击,势头正健的造礁动物被打入谷底;腕足动物,牙形动物,棘皮动物和软体动物损失惨重;而原本就处于衰退中的三叶虫和笔石更是雪上加霜;竹节石和甲胄鱼类从地球上彻底消失。

奇怪的是,陆地生态系统似乎受Kellwasser事件的影响不大,陆地和淡水中的生物难得地维持着一线生机。

然而它们的幸运并没有持续多久,因为大灭绝的下一个高潮:Hangenberg事件即将到来,它将横扫所有地表生境,彻底终结泥盆纪,只留下一个遍体疮痍,面目全非的空旷世界。

弗拉阶-法门阶交界地层岩石样本,其中含有大量棘皮动物和腕足动物贝壳化石。它们是Kellwasser事件的亲历者和见证人。图片来源自[3]。

地球名片

事件名称:Kellwasser事件

发生时间:晚泥盆纪世弗拉期与法门期交界(约3.72亿年前)

持续时间:100万年左右

发生原因:小行星撞击,全球变冷,海退事件

事件影响:珊瑚礁岩被摧毁,浅海生态系统崩溃,陆地生态系统似乎较少波及

波及生物:牙形动物,三叶虫,层孔虫,四射珊瑚和横板珊瑚,笔石,三叶虫,腕足动物,甲胄鱼类和有颌类

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