地球板塊的聚合與離散對動植物的輻射演化和大滅絕產生了深刻影響

自地球告別天文時代(又稱前地質時期，是指地球歷史中尚未形成巖層記錄的階段)，進入相對穩定的地質歷史發展階段，地球生命演化與板塊漂移也伴隨著生命的誕生和板塊的出現，結下了不解之緣。

所謂大陸板塊漂移是指剛性的巖石圈板塊在塑性的上地幔軟流圈上作大規模水平方向上的運動，而生命演化則是指38億年以來從單細胞原核生命到真核生命直至人類誕生的生命史。在生命演化的漫長歷史過程中，板塊離散或拼合賦予了生命演化強大的動力，創造出一系列史詩般的生命與自然相互交融，彼此關聯的演化事件。

當今地球大陸板塊分布有歐亞板塊、非洲板塊、北美板塊、南美板塊、大洋洲板塊和南極洲板塊，它們是自2億年前從統一的泛大陸裂解後經過漫長的離散與拼合逐漸形成的。而在這之前，地球板塊曾經歷了多次聚合與離散，展示著地球驚人的動力，對動植物的輻射演化和大滅絕產生了深刻影響。

大陸在漂移

早在1620年，英國哲學家培根就注意到南美洲東海岸與非洲西海岸輪廓彼此吻合的現象，並提出了西半球(南、北美洲)與歐洲、非洲曾經連接的可能性。後來，又有一些歐洲的地質學家注意到南半球各大陸上的地層、構造相當一致，因此，推斷它們在遠古時代曾是一個統一的大陸，命名為「岡瓦納古陸」。1912年，年輕的德國天文氣象學家魏格納經過詳細研究南美大陸與非洲大陸海岸線及地質地層和古生物，出版了專著《海陸的起源》，首次正式提出了「大陸漂移學說」，並作了詳盡的闡釋。

魏格納在病房的世界地圖上發現，非洲的西海岸和南美洲的東海岸形狀十分吻合，從而推測太古時代地球上的大陸是連載一起的巨大板塊，後因大陸不斷漂移才形成如今的大陸，提出了大陸漂移的假說。(圖片來源：必應圖庫)

魏格納認為，地球上所有的大陸在中生代以前都是統一的巨大陸塊。北美與歐亞大陸曾連在一起，叫勞亞大陸;南極洲、澳大利亞、印度、非洲及南美洲連在一起，為岡瓦納大陸。南、北古大陸之間被特提斯洋(古地中海)分隔，它們在中生代解體後，各陸塊才漂移到了現在的位置，逐漸形成今天的海洋和陸地分布的格局。

在佐證大陸漂移學說諸多證據中，來自古生物化石的發現無疑是非常強有力。例如，早二疊世淡水爬行動物中龍(Mesosaurus)化石在巴西和南非都有發現，三疊紀陸生的似哺乳爬行動物水龍鼉(Lystrosaurus)化石廣泛分布於南半球各大陸。三疊紀北美洲和歐洲有相同的熱帶植物群，而南半球各大陸有相同的舌羊齒(Glossopteris)植物群。顯然，假如二疊紀、三疊紀時海洋和大陸分布是今天這樣的格局，那麼，這些動植物是沒有飄洋過海的本領的。因此，合理的解釋應該是，當時各大陸是聯合在一起的，這些生物群在這片大陸上自由遷移與廣泛分布。

1.三疊紀陸生爬行類化石水龍獸;2.三疊紀約3米長的陸生爬行類化石;3.淡水爬行動物化石;4.在所有南大陸發現植物舌羊齒，證明這些大陸曾連在一起。(圖片來源：網絡)

大陸漂移 左右著生命的沉浮

1.大陸離合：生物開啟遷徙之路

板塊漂移過程中的聚合將使生物從一個大陸遷徙到另一個大陸上，而板塊的離散又將導致原來生活在同一塊大陸上的生物隔洋而望，在不同大陸上朝著不同的方向演化，演繹著生物的沉淪與輝煌。袋鼠就是一個典型例子。

袋鼠目前主要分布繁殖在澳大利亞，但在袋鼠演化史上，袋鼠曾廣泛分布於亞洲、北美和南美以及南極洲，說明那時的幾個大陸曾一度相連。

有袋類最早的化石記錄為發現於北美1.1億年前的三角齒獸，有袋類動物的遷移大致是從北美到南美，後經南極大陸抵達澳大利亞。

大約在距今8000萬年前，澳洲大陸開始了脫離南極洲向北漂移的旅程。而在這之前，澳洲有袋類的祖先已從南美洲大陸出發，途經南極洲抵達了澳洲。

隨著與南極洲大陸的日漸遠離，生活在澳洲大陸上的有袋類開始了獨立於有胎盤類動物的演化歷程。面對澳洲多樣的環境，不僅產生了可媲美其他大陸上有胎盤類的物種多樣性，還出現了很多因適應相似的生態位而在形態、結構和功能上與之趨同演化的例子。比如袋狼(Thylacinus cynocephalus)對應了犬科動物，蜜袋鼯(Petaurus breviceps)對應了北半球的鼯鼠，而袋鼴科(Notoryctidae)則與非洲的金毛鼴科(Chrysochloridae)非常相似。

澳洲袋鼠的興旺固然與澳洲豐富的食物資源和多樣的地理面貌有關，更是得力於澳洲缺乏大型肉食性哺乳動物天敵。而其他一度盛產袋鼠的大陸，無一例外由於存在大型兇猛的肉食性哺乳動物而被消失殆盡。

(圖片來源：veer圖庫)

2. 超級大陸裂解：後生動物的起始

羅迪尼亞大陸(Rodinia)是存在於新元古代(距今11.5億到7億年前)的超級大陸，由當時幾乎所有陸塊拼合而成。勞倫古陸位於該超級大陸的中心部位，東岡瓦納大陸位於一側，西伯利亞、波羅的地盾、巴西地盾和西非克拉通位於另一側。

由於地幔柱活動，羅迪尼亞大陸產生了裂解。在其分崩離析過程中，對地球大氣圈和水圈中二氧化碳的循環產生了極為深刻而深遠的影響，不僅改變了前寒武紀晚期的全球氣候，形成了7.5億～7億年前和6.1億～5.75億年前兩次冰川過程，而且控制了生物圈的興衰和巖石圈表層的碳酸鹽、鐵、錳和磷等沉積作用，對後生動物的起源產生了誘導或觸發效果。

例如，超級大陸的裂解，重組了大洋環流，引發了全球上升流，大量的深海微量元素如磷元素等帶入淺海，給生物的繁盛與具殼後生動物的起源與發展帶來深遠影響。

3. 大陸聚合：開啟生物登陸高潮

在中古生代，大陸板塊接連聚合，碰撞加劇，造山運動此起彼伏。志留紀晚期，伴隨強烈的地殼運動，古大西洋閉合，一些板塊間發生碰撞，引起強烈造山運動，使古地理面貌發生巨變，大陸面積顯著擴大。

由於全球海平面的下降，原先大範圍的淺海臺地全部暴露出來成為陸地，使得原先生活在這些地區的植物面臨著巨大的挑戰。更重要的是，在這樣的新環境和地理背景下，植物界的演化出現了重大變革，早期維管植物運應而生。儘管生物登陸原因複雜，但毫無疑義海陸環境的巨大變遷，促使了植物登陸，並引發了無脊椎動物和魚類的登陸，開啟了一場延續千萬年的生物登陸高潮。從此地球生物界發生了巨大的演變，標誌著地球歷史的發展到了重大轉折時期。

(圖片來源：視覺中國)

4. 泛大陸形成：90%的全球生物大滅絕

古生代末的二疊紀是地殼運動較為活躍的時期，那時古大陸板塊間的聚合加劇，世界範圍內的許多地槽因此而封閉，並陸續形成了褶皺山系，使大陸之間緊密連接。而安加拉古陸與波羅古陸的碰撞，形成了烏拉爾山脈，貫通南北兩極的超級大陸最終形成。

二疊紀時期全球構造活動與巖漿活動異常活躍。在西伯利亞及我國西南地區有超過二百萬平方公裡的大規模的玄武巖形成。陸地面積的進一步擴大，海洋淺海面積的縮小，自然地理環境的劇烈變化，加上複雜的構造運動大大促進了生物界的演化，預示著生物發展史上一個巨變時代的到來，這就是二疊紀末全球生物大滅絕事件，也是地質歷史上規模最大、影響最為深遠的生物集群滅絕事件。與古生代前兩次大滅絕主要局限於海洋生物不同，二疊紀末生物大滅絕不僅導致了海洋中95%的物種在這一時期消失，而且使70%的陸生生物未能擺脫滅絕的厄運。

(圖片來源：古生物博物館)

在此次大滅絕中，繁盛於古生代早期的三葉蟲、四射珊瑚、橫板珊瑚、蜓類有孔蟲以及海百合等全部絕滅，腕足動物、菊石、棘皮動物、苔蘚蟲等也遭受嚴重的打擊。

二疊紀末的生物滅絕事件對地球生態系演變的影響也是空前的，生物礁生態系統全面崩潰，並導致了自奧陶紀建立起來的由海百合—腕足動物—苔蘚蟲組成的海洋表生、固著底棲濾食性動物群落迅速退出歷史舞臺，為中生代由現代軟體動物—甲殼動物—硬骨魚構成的活動性底棲、內生和肉食性生物群落的崛起創造了條件。

5.大陸漂移：生物種類多樣發展

中生代伊始，地球南北有二個超級大陸板塊——南半球的岡瓦納超級大陸和北半球的勞亞大陸。

北半球超級大陸自1.8億年前三疊紀末開始，由於地幔巖漿活動和大陸板塊漂移，北美洲東部與非洲西北部開始分離，導致中大西洋形成。到了1.35億年前的侏羅紀末期，中大西洋向北大西洋擴展到格陵蘭島西部。而南半球直到1.2億年前才開始板塊分離，南美洲與非洲裂開，使南大西洋發展成一個大洋。隨著北大西洋又向北延伸，使格陵蘭島與歐洲分離，最終形成與北冰洋相通的S形大西洋。侏羅紀晚期開始到白堊紀，在各大陸塊繼續分離漂移的同時，又發生了南半球超級大陸內部的徹底解體。

板塊漂移對大陸生物的演化產生了極為深刻的影響，不斷分裂的板塊演化出越來越多樣化的自然地理環境，促使那個時代恐龍的快速演化和發展。恐龍從三疊紀中晚期出現，到侏羅紀直至白堊紀，呈現了顯著的多樣性發展，從最初出現在南美洲和非洲，而後擴散到包括南極洲在內的所有大陸上。恐龍在各自的大陸上開始朝著獨立的演化方向發展，至白堊紀時，恐龍多樣性達到頂峰。

同時，恐龍家族的組成也發生了很大的變化。由於白堊紀自然條件的顯著改變，蜥臀類中除肉食性恐龍繼續演化發展以外，巨型植食性恐龍則日漸衰退。相反，恐龍中的另一大類鳥臀類恐龍則進入了大發展時期，呈現出異彩紛呈的局面。其中，除了白堊紀早期衰退絕滅的劍龍類以外，甲龍類、角龍類、腫頭龍類等形態各異的全新的恐龍類群競相出現，鳥腳類也演化出了新的類群——鴨嘴龍類。因此，白堊紀是鳥臀類恐龍的盛世。

遠古的霸主(圖片來源：《遠古的霸主一恐龍，翼龍，魚龍》 一書)

6.東非：原始人類的起源與聚居之所

上新世時期，東非大裂谷開始形成，由此改變了非洲原來的地貌和氣候，導致了裂谷東西兩側的氣候和植被截然不同。西邊依然受到大西洋暖流的影響，仍舊溼潤，保持著森林和林地;而東邊則變得乾旱，成為空曠的稀樹草原。由於氣候突變產生的壓力，東邊的人猿共同祖先也發生了分裂，古猿開始離開森林直立行走,走向草原，邁開了類人猿向人類發展中的有決定意義的一步，成為人科成員。顯然，由於氣候突變產生的壓力，東非成為原始人類起源與聚居之地。

(圖源：視覺中國)

總之，伴隨著大陸板塊離合漂移，生物多樣性的輝煌與沉淪在不斷上演，每一階段的生物面貌總是與當時的板塊分布息息相關，終於鑄就了當今生物圈的形成和自然界的多姿多彩。
 

來源：科學大院微信公眾號

作者：馮偉民 中國科學院南京地質古生物研究所