恐龍的崛起源於2.33億年前的一次生物大滅絕事件

2021-01-08 天文在線

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一個新的大規模滅絕被發現,滅絕了2.33億年前的生命,導致恐龍的崛起。

很多人都知曉,大約6600萬年前恐龍在一次小行星撞擊地球的動蕩中迅速滅絕。但是看起來在恐龍出現之前的另一次滅絕為它們的長期統治獨佔鰲頭鋪平了道路。

那一次滅絕發生在大約2.33億年前,而科學家直到現在才發現它。此次滅絕發生在所謂的卡尼安洪積期(CPE)期間。研究人員先前曾研究過這段時期,因為他們知道當時的氣候變化很突然。而氣候變化很有可能是由形成火成巖省的大量火山活動而造成。

但是現在的一組科研人員對那個時期的地質和古生物學證據進行一次徹底的回顧,並得出結論,一次大規模的滅絕曾經發生過。來自中國地質大學的合著者雅各布·達爾·科爾索說:「火山爆發的威力是如此巨大,它們排放了大量的像二氧化碳的溫室氣體,導致出現了全球變暖的高峰。」這項新研究的題目是「現代世界在卡尼安(晚三疊世)的滅絕與曙光。」此文章的主要作者是來自武漢中國地質大學的雅各布·達爾·科索和來自布里斯托大學地球科學學院的邁克·本頓。本項新研究被發表在《科學進展》的雜誌期刊上。

北美西海岸的大部分是由火山玄武巖構成。那是大規模的火山爆發的結果,火山噴髮結果形成了所謂的朗格裡亞省。形成於中-晚三疊世的朗格利亞省,作為大洋火成巖省,在晚侏羅世或早白堊世成為北美的一部分。朗格裡亞是一個位於北美西海岸的弧形巖層,從溫哥華島一直延伸到阿拉斯加中部。這裡突出的是南朗格裡亞,也被稱為蘭格爾山脈。

圖片來源:Fama Clamosa -自己的工作,使用Gplates和下面列出的數據集。

達爾·科爾索在新聞稿中說:「卡尼期的火山爆發達到頂峰,幾年前,我正在研究火山爆發的地球化學特徵,並發現它對全球大氣層的巨大影響。巨大的火山爆發釋放出大量的溫室氣體,加劇了全球變暖,比如二氧化碳。」

這是地球的部分地質年代表,底部比頂部年代更久遠。三疊紀時期開始於2億5千2百萬年前左右的印度期,白堊紀結束於七千萬年前的馬斯垂克末期。費爾格蘭省形成於中晚三疊世,並在晚侏羅世或早白堊世成為北美洲的一部分。卡尼期的氣候變化和滅絕的最早的其中一個跡象是持續不斷增多的降雨量。地質學家在20世紀80年代首次發現降雨,他們認為這個時期延續了100萬年左右。在這期間的氣候變化導致了陸地與海洋的生物多樣性大量喪失。

因為那次滅絕,針葉林擴大,其他新型植物開始出現,地球的生態系統開始看起來更像現在的地球,但這個改變對食草動物來說意味著食物危機。

「新的植物群不大可能為存在的食草爬行動物提供食物,」 邁克·本頓教授說:「早在1983年我完成博士學位的時候,我就注意到了植物群的轉變和食草動物中的生態災難。現在我們知道恐龍起源於這個事件發生前的2千萬年左右。但是,在卡尼期洪水事件發生之前,它們仍然非常罕見,也並不重要。正是潮溼過後突然的乾旱環境給了恐龍生存機會。」

這是阿拉斯加蘭格爾山脈冰河灣的尼古拉形成的照片。

那是蘭傑裡斯火成巖省的一部分,顯示了1000米高的玄武巖熔巖沉澱。黃線說明玄武巖的高度,上面形成了石灰巖。火山活動生成了玄武巖也導致了氣候的急劇變化,從而導致了長期降雨——卡尼期洪水事件。這個事件又引發了大滅絕。

近期科學家發現了一起新的物種大滅絕,它消滅了2.33億年前地球上的生物,並導致了恐龍崛起。

同時期也出現了一系列新物種。卡尼期洪泛事件不僅為恐龍生存創造了空間,也讓海龜、鱷魚、蜥蜴和哺乳動物首次出現,海洋中也首次出現了珊瑚礁和許多現代的浮遊生物群。科學家認為,海洋中浮遊生物的變化表明「海洋中的化學成分和碳循環發生了巨大變化」

科學家的論文中提到「海洋中珊瑚礁的首次出現和巖石形成的鈣質超微化石表明海洋化學成分發生了重大改變,陸地上主要是生物多樣性和針葉林、昆蟲、恐龍、珊瑚、鱷魚、海龜和哺乳動物的開始起源。

重點新聞,2.33億年前卡尼期洪泛事件期間主要的大滅絕概要。圖片來源:圖片來源:

截至目前,古生物學家已確定了過去5億年生命史中的五次物種大滅絕,」中國地質大學(武漢)生物地質與環境地質國家重點實驗室的Jacopo Dal Corso指出,「每次大滅絕都會對地球進化和生物進化產生巨大影響,我們確定的另一場大災難事件在重置陸地和海洋生物中起著主要影響作用,標誌了現代生態系統的起源。

圖為該研究論文圖片數據中的一部分。卡尼斯洪泛事件為黃色部分,恐龍物種大爆發用紅色星號標記。一百萬年的降雨量增加導致的變化是巨大的,陸地環境急劇變化,歐洲變成了一片瀉湖和淡水湖泊的天下,地球的其他區域也形成了大型河流系統和豐富的淡水湖泊,以及大量三角洲和沉積。研究人員指出,其他「複雜的古環境系統由相互連接的內陸盆地組成」,這形成了像「從格陵蘭延伸到摩洛哥的北大西洋裂谷系統」的區域。

碳同位素記錄顯示,卡尼斯洪泛事件期間,地球碳循環反覆被幹擾變動。研究人員在論文中指出,這些相同的記錄「顯示13C反覆進入海洋-大氣層系統」可能使pCO2增加導致地球變暖。

化石記錄的生物多樣性數據表明,卡尼斯洪泛事件期間許多無脊椎動物滅絕速度加快,大量的其他海洋生物,包括腹足動物和雙殼軟體動物也遭受了類似的滅絕。

該研究中的數據表明了海洋生物在卡尼期洪積事件中的衰減。圖片出處:Dal Corse等,2020年。生物滅絕總是很讓人沮喪,尤其是當我們想到所有這些物種都已經消失不見,並且是永遠消失。但也正如這篇文章提到的,物種滅絕也代表著物種的更新。

在文章的摘要中,作者寫道:「證據表明,這一系列串聯的可能事件與其他大滅絕有著類似之處:大火成巖省的噴發作為其觸發因子,導致了火山氣體的釋放,氣溫快速變化,海洋環境缺氧,主要生態系統出現了以滅絕和多樣性作為特徵的的重塑改造…」

卡尼期洪積事件或許使得許多物種滅絕消失,但它也確實預示了更加現代的生態系統的出現,其中就包括針葉林的擴張。儘管滅絕在某種程度上被視為一種阻礙,但它也為新物種的產生提供了機會和優勢。就像文章中提及,恐龍是在卡尼期洪積事件後才大量繁殖的。

這項研究背後的團隊相信他們已經通過數據發現了另一起大滅絕事件。但由於某些特定原因,他們研究這起滅絕事件時會更加謹慎。正如他們在結論中寫到:「然而,由於蘭格利亞地體與卡尼期洪積事件之間缺少精確的地層和地質年代學聯繫,我們只能通過與其他大火成巖省相關事件的類比分析來推測這一觀察到的滅絕和環境變化背後可能的火山觸發因素」

相關知識

卡尼期洪積事件(Carnian Pluvial Event,CPE)是發生在約2.3億年前的晚三疊紀早期——卡尼期的一次全球氣候和生物更替的大變化事件。卡尼期洪積事件的依據標誌是從高等植物和總有機碳中獲得的化石分子(正構烷烴)的碳穩定同位素(δ13C)發生的約4‰負移。牙形磷灰石中氧穩定同位素(δ18O)約1.5‰的負移表明全球變暖。負責生產碳酸鈣的生物體在卡尼期洪積事件中發生了重大變化。在義大利南部的深水環境中觀察到碳酸鹽沉積停止現象很可能是由於碳酸鹽補償深度(CCD)上升引起的。菊石、牙形石、苔蘚生物類和海百合類中的消光率較高。卡尼期洪積事件後出現了比較重要的進化,比如第一次出現恐龍、蛇龍,針葉林的擴張,鈣質納米化石以及硬殼珊瑚。

蘭格利亞地體(wrangellia)是位於美國阿拉斯加州南部、加拿大育空地區西南部和卑詩省西南部(包括夏洛特皇后群島和溫哥華島)的一塊廣闊的三疊紀海底高原,後來作為一塊地體拼貼到北美洲板塊之上。它是地體概念提出後,建立的第一個地體實例。其名稱來自阿拉斯加東南部的蘭格爾火山。

大火成巖省(Large Igneous Provinces,LIP)指連續的、體積龐大的由鎂鐵質火山巖及伴生的侵入巖所構成的巖漿建造,包括噴出的大規模溢流玄武巖和巖漿供體大型放射狀巖牆群。它們在很大程度上與來自深部的地幔柱活動有關, 是地幔柱巖漿活動的直接產物。

作者:VAN GOUGH

FY:Astronomical volunteer team

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