我們的地球——侏羅紀(恐龍時代)

侏羅紀從極點俯瞰1.7億年前侏羅紀時代的地球,我們發現它比如今更為溫暖,地形更為單一。侏羅紀時期的兩極,可能沒有冰蓋兒,溫和的環境使得海平面大幅上漲,導致乾旱陸地面積變得更小,而產生的大量富含生命的內陸淺海。泛大陸開始分裂,人們比較熟悉的現代大陸,比如北美大陸和歐洲大陸開始出現。北大西洋和南大西洋先後出現,與此同時,古特提斯洋開始閉合。

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侏羅紀地圖1

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侏羅紀地圖2

1溫暖的兩極 儘管尚未發現證據可以表明侏羅紀時代的兩極被冰蓋覆蓋,但幾乎可以肯定會有冬雪和冰塊存在。從西伯利亞大陸和阿拉斯加發現的恐龍及植物化石表明,即使是靠近兩極的陸地,其氣候也相當溫和,尤其是植物化石的類型表明,當時的年平均氣溫在2~8攝氏度。雖然地球氣溫溫暖,但由於冬季兩極白晝短暫,這意味著,一年之中這個時期的植物日照量非常少。

2覆蓋歐洲的淺海 世界上最著名的海洋爬行動物化石,如魚龍和蛇頸龍化石,都來自於英格蘭和德國的侏羅紀早期的灰巖和頁岩。這個地層由當時淹沒歐洲部分地區的淺海沉積而成。地球發生了一系列的斷裂,將勞倫大陸分割成北美洲和歐亞大陸,同時形成了海洋。

3南大西洋的開端 在侏羅紀時,一股來自地幔炎熱的熔岩噴薄而出,將岡瓦納大陸南部(現今非洲南部和南美洲東部地區)地殼拉伸開來。這是裂谷形成的開始,也是南大西洋開始形成的標誌。

4泛大陸北移 在侏羅紀時期,岡瓦納大陸北移。在時屬岡瓦納大陸的南極洲,多數地區與南極有著相當遠的距離,該大陸上植被繁盛,足以在某些地區形成博博的煤層。人們在南極洲山脈高達4000米的岩石中發現了恐龍化石。

5岡瓦納大陸火山大爆發 到了侏羅紀末期,南極洲,非洲南部和北美洲東部都發生了大規模的火山噴發,大量玄武岩溶液溶岩噴出。這些火山噴發活動,必然將大量煙塵排放到大氣中,太陽光線被部分遮蔽,全球氣溫發生了變化,從而也導致了標誌著侏羅紀結束的生物滅絕事件,迎來了白堊紀。

6侏羅紀的由來 侏羅紀命名來自於法國和瑞士之間的灰巖山侏羅山。這些灰巖形成自當時覆蓋當地的淺海沉積物堆積。還有大量的海洋生化石,尤以菊石居多。

7美洲各行其道 在侏羅紀時期,原屬泛大陸的南北美洲大陸開始分離,西部海平面上升,產生了分割兩塊大陸的新海洋,在遙遠的東部古特提斯洋擴張而形成墨西哥灣。海洋生物在美洲附近的淺海中的珊瑚上大量繁殖,尤以副熱帶地區居多。

儘管這個時期以“恐龍時代”廣為人知,但這也是海洋生物大量繁殖和有花植物演化的時期。

從2億年前到1.46億年前 這段長達5400萬年的時期,在地球歷史上被稱為侏羅紀,該時期命名自西歐侏羅山中發現的巖系。儘管前一個時代三疊紀的末期,許多物種在大滅絕事件中損失慘重,到了侏羅紀中期,植物和動物的多樣性又恢復到了原先的水平。這恢復標誌著長期物種繁衍的開始,這些持續到了中生代剩下的時間段。

全球變化 在侏羅紀時期,超級大泛泛大陸開始分崩離析,岡瓦納大陸向南退,在現巴拿馬地區為古特提斯洋開了一條向西的口子;勞倫大陸(北美洲和歐亞大陸)與岡瓦納大陸分離,南北美洲的連接線斷裂。這些變化對環境的差異化和南北半球動植物的發展都有著深遠的影響。

侏羅紀開始之初,全球溫度和溼度下降。然而之後,這一趨勢逆轉,到了侏羅紀末期,全球已經向更加溫暖的溫室型氣候迅速發展,海平面起又落,但逐漸上升,並總體保持比三疊紀較高的水位。這一變化,淹沒了大陸海岸地區,隨這這些新形成的水域通向大陸,大片的陸架淺海形成,這裡水體溫暖,而且陽光充沛,是不斷多樣化和複雜化的海洋生物的理想繁殖場所。從侏羅紀早期開始,大型珊瑚重新在淺海中生長起來。浮游植物(水中浮游生活的微小植物)處在許多食物鏈的底層。與許多後來的物種,如現在的雙邊藻類和微型浮游生物休慼相關。

到了侏羅紀末期,硬骨魚逐漸演化成如今我們所熟知的模樣。它們被侏羅紀海洋中龐大的海怪,比如食肉的魚龍和蛇頸龍當成食物。

大量繁衍的植物群和動物群 在陸地上,數種三疊紀的爬行動物滅絕了,哺乳動物大量繁衍,不過仍然危機四伏,下孔類(哺乳動物的古代近親)卻在這個時代滅亡了。為了適應不同的生態環境,越來越多的飛翔爬行動物(如翼龍)不斷演化、多樣化,天空變得越來越擁擠,到了侏羅紀晚期,這些翼龍又有的帶羽毛的恐龍伴侶,其中有些還能飛翔,於是,鳥類的演化開始了。

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喙嘴翼龍復原圖

地貌逐漸被新的演化的植物轉變著,裝飾著。侏羅紀時代最關鍵的一次事件莫過於被子植物這種複雜的有花植物出現和多樣化,它們最終成了陸地植被的主宰。

侏羅紀海洋中的爬行動物 19世紀早期,人們在英格蘭西南部的萊姆裡傑斯發現了海洋爬行動物骨骼化石,以此事為契機,人們有了一個新奇的想法:曾經存在的生物有可能在如今滅絕了。這些魚龍和蛇頸龍的骨骼化石與當時科學家們所知道的任何生物都不同,他們顯然生活在遠古的海洋中,因為發現他們時周圍全是典型的海蛤、海星、菊石和其他類四烏賊的頭足動物的殼。自從早期古生物學者稱它們為“海龍”和“無盡軟泥中的居民”之後,這些大型海洋爬行動物就一直在激發公眾的想象力。

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狹翼魚龍和七個寶寶

深海怪物魚龍,一般體長15米。某些種類的魚龍頭骨巨大,長有類似海豚的獨特下巴,帶有一排典型的爬行動物的恐怖牙齒。這些微小、尖利的錐形牙齒,或許是在生吞魚類和頭足動物之前用來捕獲和抓取他們的理想武器,因為人們發現在魚龍的胃容物化石中含有魚鱗和許多觸手上的鉤。

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魚龍

魚龍已適應深海潛游,它們碩大聚光的眼睛適宜在深海中獵食,眼眶的骨圈能保護它們免受深海壓力的影響。魚龍的身體呈流體學外形,與現存的海豚相似,能夠快速巡航並追逐體型較小的遊動較快的魚類。

人們起初認為這些大型海洋生物在陸地上產卵,直到科學家們在一種魚龍體腔內發現幼龍,人們才意識到魚龍與哺乳動物一樣,把受精卵留在體內,直到胚胎髮育完全再直接產到海中。

蛇頸龍身長2~14米,演化的極適合游泳。它們四肢寬大如槳,頸部細長靈活。大多數體型龐大的蛇頸龍頭部較小,有著長長的鼻子,且需要到海面上呼吸。它們的上下頜部佈滿排列緊密的與鱷魚相似的牙齒,這些牙齒有利於抓取滑溜的魚類。考慮到它們體型龐大,游泳速度慢,蛇頸龍可能是潛伏捕獵,用它們長脖子抓取淺海中游弋的魚類。

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蛇頸龍

另外,還有一種短脖子的蛇頸龍,被稱為菱龍。菱龍的頭骨相對較大,鋒利的長牙從頜部向外突出,與長脖子的蛇頸龍相比,它們遊動速度較快,有些體長能達到12米,因此它們可能以大型魚龍,小型蛇頸龍以及魚類為食。

侏羅紀的魚類 海生爬行動物與多種多樣的魚類共同生活的海洋中。現存的大多數魚類與侏羅紀的魚類一樣,都被稱為硬骨魚。在侏羅紀時代,真骨魚開始演化,但仍比更為古老的全骨魚遜色,後者身體厚實,有著厚重的骨質鱗片,許多全骨魚在白堊紀就滅絕了,但有一些(如雀鱔)到今天仍在繁衍。

另外一種古老的硬骨魚,叫做軟骨硬鱗魚,鱘魚便是其中之一,鯊魚或鰩魚等軟骨魚類也在數量和品種上逐漸增多。

衝上雲霄 今德國南部的巴伐利亞州在侏羅紀晚期曾被一個巨大的瀉湖所覆蓋,湖中點綴著低窪的島嶼和古特提斯洋中的珊瑚礁。人們在這個叫索倫霍芬湖的湖底發現了顆粒均勻的灰巖,而這是保存化石的絕佳媒介。陸生動植物的屍體被捲入水中,沉積在湖底,後背灰泥覆蓋。索倫霍芬灰巖中含有脆弱的昆蟲,比如蜻蜓、翼龍、小型恐龍還有著名的始祖鳥的化石。

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始祖鳥化石

早期的鳥類 1861年,當人們正對查爾斯·達爾文的進化論進行激烈辯論時,始祖鳥的骨骼化石出現了。儘管它也具有爬行動物的某些特徵,但這種帶羽毛的動物被認為是最早的鳥類。不久之後,人們在同一地點發現發現了小型兩足恐龍美頜龍的化石,始祖鳥與爬行動物之間的物種,便被發現了。美頜龍是最小的一種食肉恐龍與始祖鳥體型相似,但沒有羽毛。

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美頜龍化石

感官與爪子 始祖鳥是體型中等的鳥類,與喜鵲相似,從鼻尖到長尾的根部重長為50釐米,身高為25釐米。始祖鳥的頭骨上有大大的眼睛,腦中有發育良好的視神經,表明他們的眼睛是關鍵器官。始祖鳥像鳥喙一樣尖尖的下巴上長有間隔很大的尖利牙齒,前肢上長有極長的手指,每根手指上都長有一根彎曲的爪子。始祖鳥的後肢與現代鳥類相似,內趾生在腳的後部。關於始祖鳥的棲息環境和飛行能力常常是人們爭論的話題,一般來說,人們認為它能夠爬樹,在樹枝間滑翔尋找食物,隨著時間的推移,滑翔可能演化成了以翼驅動的飛翔。也有人認為,由於鳥類是從敏捷的小型食肉龍演化而來的,所以他們可能要從地面開始飛翔。

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始祖鳥復原圖

人們現在已經明白,索倫霍芬瀉湖環境中並沒有生長著許多大樹,因而並不適合滑翔鳥類生存。而且始祖鳥翅膀上羽毛的空氣動力學分佈表明它確實是可以飛翔的,因為不能飛翔的鳥類,並沒有這樣的身體特徵。

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始祖鳥

會飛的爬行動物 始祖鳥與會飛的爬行動物翼龍一起翱翔在侏羅紀的天空。最早的翼龍出現在三疊紀晚期,在整個侏羅紀不斷演化。它們中空且輕盈的骨骼非常適合飛行,翅膀的前沿保留著三根絞短的手指,但是最重要的特徵則是前肢上有一根特別長的第四指,是翅膀的翼梁。

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翼龍

起初,翼龍長著能夠在飛行中提供穩定性的長尾巴,但機動性太差,到了侏羅紀晚期,翼龍的尾巴已經變得相當短,於是,他們就成了更加迅捷的獵食者。到了後來,翼展達到40釐米的體型更小的翼龍出現了,或許它們已經能夠在飛行中捕捉昆蟲為食。體型較大的翼龍則以魚類為食,它們會潛入水中,將魚類趕到水面。有化石表明,一些翼龍的翼展能夠達到12米。

最早的哺乳動物 如今的哺乳動物很容易辨認,因為它們有著共同的特徵:毛髮、恆溫且胎生出能夠吃奶的後代。然而這些眾所周知的特徵並不是同時演化出來的,而是經過漫長的演化。由於它們的軟組織特徵並沒有通過化石記錄保存下來,因而每一個特徵出現的時間並不容易確定。

從石炭紀晚期的類似蜥蜴的小型爬行動物身上,能看到最早的類似哺乳動物的特徵——牙齒分化(適合不同用處的不同牙齒)和頭骨變更已經出現,這都是哺乳動物發展趨勢的部分特徵。

到了三疊紀中期,出現一種叫做犬齒獸的哺乳動物近親,它的口中就長許多帶有切割邊緣的牙齒,另外還有長有骨質顎板(次生顎),以保證他們在咀嚼食物的同時,還能夠持續的呼吸。頜的變化使它們的腦殼變大,也演化出了耳朵,令它們能夠用比爬行動物更為複雜的方式來辨別聲音。小型犬齒獸能夠打洞,黑暗中生活導致它們頭部周圍演化出類似鬍鬚的結構,這些結構也方便了它們探索地道中的線路。

最早的真正哺乳動物 早期的犬齒獸,有來自北美洲的和來自中國的錐齒獸,儘管它們並非如今的哺乳動物的直系祖先,卻也能讓我們對早期的哺乳動物歷史有所瞭解。然而,美國和中國的哺乳動物化石都不完整,科學家們不得不用更接近現代的哺乳動物來推斷它們可能會有的生活方式。發現於非洲南部的巨帶獸,體型與鼩鼱無異,小到可以放進火柴盒裡。它們的身體長而矮,活動靈活,四肢很長,以原始的下蹲姿勢朝兩側外擴。如今的一些小型哺乳動物也都有這樣的身體特徵。另外,摩爾根獸的骨骼也說明了最早真正的哺乳動物是如何生存的。摩爾根獸身長15釐米,發現於英國和中國侏羅紀早期地層。它具有原始哺乳動物特徵,但是它的耳朵結構更加發達。

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鼩鼱

摩爾根獸的牙齒最具有哺乳動物的特徵。它們幼年時的乳牙在成年時換一次,爬行動物的一生中要換若干次。它們的頰齒也於後來的所有哺乳動物一樣演化成了前臼齒和臼齒。它們咀嚼時要用到下頜的三角運動,而不是像高級犬齒獸那樣簡單的上下前後運動。從牙齒可以看出,摩爾根獸是食肉動物,可能在晚上捕捉昆蟲或蟲子,此時食肉蜥蜴,相對活動較少。

摩爾根獸行動迅捷,但不能長時間奔跑。夜行的生活習性要求它們能夠從內部產生體熱,而這是通過牙齒和頜來實現的。它們的牙齒和頜能夠在食物到達胃部之前,將其粉碎,是高蛋白的使用,迅速釋放出能量。為了在夜晚保持體溫,它們要有一層毛髮,但從目前的化石記錄中,人們尚未找到這種關鍵的軟組織證據,這些小型哺乳動物作為一個類群生存了4000萬年。

縱觀整個中生代,在恐龍統治陸地的同時,有20多個哺乳動物科在演化,且與大量的爬行動物默默共存。

球果 這棵松柏類的球果已經變成了化石,被溪水帶著遠遠的漂離了母體。這顆球果來自南美洲巴塔哥尼亞的類似南美杉的松柏類。

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球果化石

侏羅紀的“蛇石” 從阿爾卑斯山脈延綿到蘇格蘭西部,侏羅紀的灰巖和頁岩遍佈西歐大部分地區的緩坡和谷地。自中世紀以來,這些岩石就已經被開採用作建築材料,挖掘出來的化石以“蛇石”、“雷霆”或“魔鬼的腳趾甲”等名字被人們流傳開來。然而,直到19世紀早期,人們才意識到這些化石可以用來把地層斷定為一個截然不同的地質時期——侏羅紀。

帶有板甲的恐龍 劍龍來自侏羅紀的北美洲西部地區,曾是最大的食植動物,其頸部和背部部分佈有兩排菱形板甲器官,背部有兩對尾椎。

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劍龍化石

琥珀 自侏羅紀以來,有些松樹能夠分泌琥珀色的松脂,偶然被困在松脂內的昆蟲也被保存了起來。如這個來自歐洲波羅的海的標本。

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琥珀中的蚊子

海相地層 英格蘭西部布萊姆裡傑斯附近的懸崖上還有侏羅紀早期地層,其中佈滿了海生有殼動物的化石,如菊石類、雙殼類、頭足類、魚類和稀有的爬行動物。

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侏羅紀海洋公園 在侏羅紀時期水下生物與陸地生物一樣“骯髒”、“愚鈍”、“短小”。海洋中住滿了浮游的頭足類生物和魚類,如腔棘魚,它們都是大型海生爬行動物獵食的對象。這些食肉動物包括有長喙的魚龍和長脖子的蛇頸龍,還有短脖子的菱龍。螺旋形帶殼的頭足類也以小魚為食。

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尋找海怪 19世紀早期的一些最最重要的化石,都是自學成才的瑪麗·安寧和她的家人發現的,地點在英格蘭萊姆裡傑斯的海岸懸崖。安寧一家靠在懸崖上發掘化石,然後賣給上流遊客養家餬口。1811年至1830年間,他們挖出了一具最早的海洋怪物的完整骨骼。他們發現的這些魚龍和蛇頸龍使我們對史前歷史的生命有了革命性的認識。

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蛇頸龍被獵食

優雅的獵手 魚龍是一種遊動迅速的海洋爬行動物,身長達兩米,以魚類和烏賊或頭足類動物為食,它們用像鳥嘴一樣的喙和尖利的錐形牙齒來抓取食物。

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魚龍

與龍相似的動物 這種龐大的白堊紀蒼龍名叫普世海王龍,它那牙齒猙獰的頭骨與神話中的龍極為相似。龍頭的形象取材於人們對蜥蜴的認知,而多數的蒼龍都是以滅絕的海生蜥蜴。它們的頜長將近一米,身體全長大約為十米。

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蒼龍頭骨化石

魚中活化石 腔棘魚屬於古老的動物類群,與四足動物是近親,首次發現在泥盆紀的岩石中。過去,人們認為它們早已滅絕了,而直到1939年在印度洋中發現一種“矛尾魚”,人們才改變了之前的想法,科學家們現在可以近距離的研究它們。

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現存腔棘魚

奔跑迅速的動物 美頜龍體長只有70釐米,它有著突出的雙爪前肢,是一個奔跑迅速的食肉或食腐動物,它的頭骨與始祖鳥兒極為類似。

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美頜龍化石

侏羅紀的蝦 它擁有一對長長的觸鬚和十條腿,長20釐米,很明顯是一隻蝦,十足目甲殼動物,它被保存在侏羅紀晚期有細密紋理的灰巖中。

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侏羅紀蝦化石

始祖鳥 始祖鳥化石是世界上最著名的化石之一,它具有小型恐龍的許多特徵,如長有骨質的尾巴和帶有牙齒的頜部。然而,從翅膀和飛羽來看,這是一種會飛的鳥兒。

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始祖鳥復原圖

與老鼠類似的哺乳動物 羽齒獸是類似齧齒獸原始哺乳動物,棲息在三疊紀早期的北美洲,它屬於已滅絕的多瘤齒獸目,可能以堅果和種子為食。

歐泊(多水二氧化硅)化的牙齒 這是白堊紀早期哺乳動物的頜部碎片化石,發現與澳大利亞。它的牙齒特徵將它與單孔類哺乳動物聯繫起來,如現存的針鼴。它被埋進沉積物中後,原先的骨質分解空洞,被一種與燧石成分類似的硅氧礦物蛋白石填充,成為具幻彩的玉石歐泊。

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歐泊化的牙齒化石

牙齒復原 普爾加托里猴是一種最早的哺乳靈長動物,它只留下了一顆牙齒,這顆牙齒髮現於美國蒙大拿州的白堊紀晚期岩石中。普爾加托里猴是一種以昆蟲為食,體長十釐米的動物。以上的復原圖是根據其它的原始靈長動物做成的。

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最早的哺乳類靈長動物普爾加托里猴

蒙古的胎盤類哺乳動物 古猥獸是最早的胎盤類哺乳動物(能夠生產發育完整的後代)之一。這種類似鼩鼱的動物於白堊紀棲息在蒙古地區,與現存的象鼩一樣,都有著長長的後腿。

象鼩 象鼩屬動物和其它象鼩的化石記錄可以追溯到古近紀。人們過去常把它們看作原始的食蟲動物,但令人驚奇的是,它們卻是大象的近親。

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現生象鼩


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