我們的地球——三疊紀(恐龍時代前的黎明)

三疊紀是中生代的第一紀。隨著二疊紀的結束,中生代來臨。中生代距今2.51億年至6550萬年,相對於古生代其生物面貌煥然一新,爬行動物時代,恐龍時代,菊石時代和裸子植物時代賦予了這一時代特定的含義,而翼龍的出現,鳥的誕生使生命的活動拓展到了天空。哺乳動物和被子植物的出現,構成了一系列意義深遠的生物進化事件。

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三疊紀森林復原圖

中生代時,陸地上裸子植物和爬行動物中的恐龍,各領植物界和動物界的風騷,海洋中無脊椎動物、菊石異常繁盛,因此,中生代又被稱為裸子植物時代,恐龍時代,爬行動物時代和菊石時代。其中,爬行動物包括了獨霸陸地的恐龍,天空的翼龍和海洋中的魚龍等。此外,中生代還是哺乳動物起源和演化的關鍵時期,它們幾乎與恐龍同時出現,但由於個體弱小,一直生活在恐龍的陰影中。同樣處於陰影中的還有被子植物。隨著陸地的不斷擴張,淡水無脊椎動物也蓬勃發展起來,雙殼類,腹足類,葉之介和介形蟲等遍佈河湖。

在三疊紀早期,生物圈逐步復甦,在海洋中菊石劫後餘生,殘存的類群再次繁盛;六射珊瑚取代了四射珊瑚,成了新的造礁生物;雙殼類軟體動物取代了腕足類,開創了中生代演化動物群的新時代;魚類則以全骨魚類佔統治地位。三疊紀陸生植物群以松柏類,蘇鐵類,銀杏類和真蕨類等植物為主。

三疊紀第一批被子植物出現;原始的恐龍出現;一種會飛的脊椎動物(翼龍)可能也是這時候出現的;世界上最早的烏龜——原顎龜也出現在三疊紀晚期;原始哺乳動物出現。

三疊紀延續了5200萬年。其名稱來自德國中部地區,因該地區,這一時代的地層明顯分成紅色斑砂岩、白色殼灰巖和黑土色寒含煤碎屑岩三部分,故把這一時代稱為三疊紀。

從這兩張地圖中可以看出,2.4億年前,地球的一個半球被廣闊的海洋所覆蓋,而另一個半球則是超級大陸泛大陸,包括今北美洲、歐洲、亞洲北部、非洲、南美洲、印度、澳大利亞和南極洲等地。二疊紀末期,海平面降低及氣候變化等導致了一場重大的生物大滅絕事件。之後海平面再次上升,諸如珊瑚之類的海洋生物得以緩慢恢復;在陸地上,隨著氣候變暖變幹,熱帶地區的成煤森林和沼澤逐漸消失。

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三疊紀地圖1

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三疊紀地圖2

1海底生成 在三疊紀時期,人們認為泛大陸中曾存在一條綿長的洋中脊。此類洋脊不斷生成新的海底,並被推往洋脊的兩邊。與此同時(幾乎也是同樣的速率),現存的海底被迫在靠近大陸邊緣的俯衝區進入地幔。儘管海底被推離洋脊的速度僅為每年一至十釐米,但至三疊紀來的這段時間,足以使所有的俯衝區新生成的海底毀掉。

2爬行動物的崛起和分部 到了三疊紀時期,爬行動物在陸海空三方面大規模發展。首批魚龍(游泳爬行動物,體型與金海豚相似)在三疊紀演化,勞倫大陸近岸淺海地區,有些魚龍長達四米。早期恐龍出現在了今天新墨西哥(時為勞倫大陸西南部)、西歐(時為勞倫大陸東部)和非洲南部(時為岡瓦納大陸一部分)等地。

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魚龍復原圖

3鹽礦 大陸溫暖的氣候蒸乾了歐洲的淺海,形成了鹽湖和蒸發巖(由海水和湖泊蒸發而形成的礦物質沉積物),如今英格蘭、德國和波蘭仍在開採中。三疊紀的名稱來自蓄藏了成千上萬年的沉積岩沉積物地層,這些沉積物有三個明顯的分層,故稱“三疊紀”。

4岡瓦納大陸分崩離析 岡瓦納大陸邊緣仍處於持續的分崩離析中。如中國的西藏地區、馬來半島和中國南部的地殼碎片經特提斯洋北移,最終與西伯利亞相撞,形成了亞洲。到了三疊紀晚期,中國南部與北部相撞,形成了一系列山脈——秦嶺,如今仍蔚為壯觀。

5發生在加拿大的衝撞 大約2.09億年前接近侏羅紀開端之時,一顆大隕石在三疊紀末期衝入地球。這一撞擊由加拿大魁北克省的馬尼誇根隕擊坑記錄了下來,但沒有證據表明此次衝撞產生了全球性災難。

6形成中的西海岸 在泛大洋的東部邊緣,由海相地層和火山物質形成的條狀大陸與勞倫大陸西部相撞,形成了今美國內華達州西部和加利福尼亞州北部。而在內陸半乾旱的氣候產生了紅色的陸地沉積岩,如猶他州南部的秦裡組。

7海平面降低 在這一時期內,全球範圍內的海平面都很高。然而,三疊紀末期的顯著特點是許多海洋生物滅絕,尤其是珊瑚,原因可能是氣候變化和海平面的大規模下降。珊瑚及其他的生物棲息的大陸淺海被蒸發殆盡。

隨著生命逐漸從二疊紀末期的大滅絕事件中復甦,包括最早的恐龍在內的爬行動物開始統治地球。三疊紀始於2.51億年前,到了2億年前結束,跨度為5000多萬年。起初隨著超級大陸泛大陸北移橫跨赤道,許多廣闊的陸地開始逐漸變得溫暖而乾燥。然而到了該時期末期,泛大陸開始分裂,全球氣候變得涼爽溼潤。

在三疊紀早期,大氣中的氧氣含量有所回升,但不久之後便又下降了。海平面也起伏不定,在三疊紀早期創下新低,接著又在中期回升,到了末期又再次下降。

陸地生態系統變得更復雜多樣,最早的滑翔爬行動物、飛翔爬行動物、龜、蛙開始出現。植物也發生了巨大的變化,原始的針葉林開始覆蓋乾燥的山坡,小小的針葉樹也能生長在像熱帶稀樹大草原一樣的開闊地區如蕨類和蘇鐵類。古老的植物舌羊齒最終走向滅亡,而和現如今相似的木賊類植物則繁榮起來。三疊紀時期海洋生態環境也有所改變,硬骨魚開始崛起,它們比之前的魚類更先進,但與現如今的海洋生物仍有較大的差異。有些如今比較普遍的海洋生物,比如像螃蟹和龍蝦一樣的甲殼類動物,直到侏羅紀才開始演化。二疊紀晚期的大滅絕事件之後菊石類(螺旋形的水生有殼動物)不斷繁殖壯大,從初期少數倖存者開始,不久後就有了100多個屬,並於遠親箭石類生物一起,在海洋浮游食物動物中扮演著越來越重要的角色。三疊紀還見證了與現代類似的珊瑚的出現,這時品種極為繁多且群居的生物形成了目前已經知曉的最大生物結構——珊瑚礁。三疊紀時期,所有珊瑚均為六射珊瑚。從結構上來說,與之前的古生代珊瑚都不相同,六射珊瑚似乎是大滅絕的倖存者演化而來的,與現今相比三疊紀早期形成的珊瑚要小許多,它們有不到20種珊瑚構成,在海底上能長到一米高,到了三疊紀末期,大型珊瑚才開始形成。

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三疊紀海洋復原圖

軟體動物雙殼類和腹足動物演化出多樣化的形態以適應當時的生存環境。它們有些永久性的生活在海底,有些則選擇穴居或自由遊弋。它們還進入了淡水領域,而腹足動物則最終走向的陸地。相比而言,表面相似且數量較少的腕足動物已經開始衰落,並最終被大範圍的取代。

恐龍時代的黎明

美國新墨西哥州沙漠中的幽靈牧場裡埋藏大量恐龍遺骸。幽靈牧場,這個名字聽來就有點令人毛骨悚然,是由美國古生物學家喬治·惠特克和來自美國自然歷史歷史博物館的愛德溫·科爾伯特於1947年共同發現的。該地區在一個狹長的砂岩帶中埋藏著超過1000具2.2億年前的兩足小恐龍遺骨,其中多具保存完整。幽靈農場的遺骨都屬於同一個種類的動物,但是大小不一,從不足一米的幼崽到最大的三米成年個體不等。大量的遺骸的細節表明,這些恐龍是被某種災難席捲之後幾乎同時死亡。最可能的原因是一次暴洪橫掃河谷,將群獸捲走,並使之溺亡。即便是今天,非洲的許多動物也會被類似的災難毀滅。

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美國新墨西哥州幽靈牧場

恐龍”一詞在西方指恐蜥(恐怖的蜥蜴),日本的古生物學家譯為“恐竜”,後來流行於中國。古希臘語蜥蜴(Saurosc),特指一些巨大的有四肢有尾或兼有翼的類似蜥蜴的爬蟲。

東方譯名這種語境裡的“龍”特指該希臘語蜥蜴家族,如主龍、暴龍、異齒龍、樑龍、霸王龍、翼龍、三角龍等。就像“壁虎”的虎字是轉用性質。

移動迅速的獵手 幽靈牧場的恐龍被稱為腔骨龍,具備食肉動物的所有特徵。他的軀體細長,肌肉發達,頭骨中空且輕盈,腿長,狹小的頭骨長著許多像匕首一樣的牙齒。牙齒有著鋒利的切邊。

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腔骨龍復原圖

如此多的食肉動物聚集在一起,究竟是為什麼?腔骨龍可能是一種群體獵食動物,穿梭於三疊紀晚期的森林,湖泊和河邊的高地上,以小型爬行動物為食,甚至吃鼩鼴般大小的哺乳動物。如今,許多大型植食性脊椎動物都為了安全而聚在一起,而沒有與之對等的大規模的哺乳獵食動物,當時的恐龍可能就是例外。

獵物和獵手 腔骨龍遠非這個環境中唯一的食肉動物,一種新型爬行動物植龍目的狂齒鱷活動在溪流和河流中,是食物鏈頂端的食肉動物。陸地則被大型的爬行動物波斯特鱷所佔據,它的長頭骨與後來的暴龍相似,它可能移動緩慢,無法追捕靈活的腔骨龍,因而以食植爬行動物為食,如鏈鱷、正體龍等。這些動物移動緩慢,但長有強壯的鱗甲,它們以四肢移動,堅硬的腿部支撐身體、頸部和尾骨的重量。還有一種食植動物如牛一般大小,名為扁啃食獸,它們屬於二齒獸類,尾巴較短,頭骨寬大,有一對鋒利的獠牙,象喙一樣尖利的頜由角質鞘覆蓋。天空可能由最早的飛行爬行動物真雙型齒翼龍佔據,而像飛蜥一樣的依卡洛蜥則在森林裡的樹枝間滑翔穿梭。丁內獸是犬齒獸(牙齒與狗相似的爬行動物)的後裔,在夜間活動以昆蟲為食。人們現在認為這種不起眼的生物可能是人類直系祖先。

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從左往右依次是始盜龍 迅猛鱷 皮薩諾龍

爬行動物的天下 爬行動物於中生代在全球快速發展繁衍。隨著陸地許多地區的氣候變得更加炎熱乾燥,能夠在陸地上產蛋的爬行動物預先適應新環境,鞏固並拓展了領地。它們首次飛上天空,並回到了四足動物祖先起源的水域。

飛翔的爬行動物

從不斷演化並最終飛向天空就能看得出,爬行動物適應能力極強,空尾蜥便是其中一種,其遺骸發現於歐洲和馬達加斯加島二疊紀岩層,於亞洲東南部,現存的飛蜥非常相似。空尾蜥滑翔效率極高,是趨同演化(不相關物種在相同的環境下演化成相似的形態結)的典型例子。它的體長達40釐米,筋骨極長向身體兩側延展,翼展總長度為30釐米,覆蓋著筋骨的皮膚網形成固定的羽翼結構。該爬行動物的骨架和頭骨輕盈,減少了總體重量,頭骨的背部還有一個複合空氣動力學原理的褶邊。

空尾蜥和非近親卻相似的孔耐蜥與飛蜥一樣可能棲息在樹林裡,並靠滑翔來躲避食肉動物的獵殺,飛蜥能滑翔60米高度僅下降1.8米。

到了三疊紀晚期和侏羅紀早期,其他有翼爬行動物(如翼龍)也在演化。與空尾蜥不同的是,這些動物的翼位於四肢和身體之間,而非與肋骨相連接,它們視力極佳,控制翼的能力強,身體輕盈,骨架強壯。

海洋爬行動物 許多爬行動物在中生代重回祖先的棲息地——水中。盾齒龍與現在的大型鬣蜥相似,身長可達兩米,身體碩大且長有重甲。它們以海底水生有殼動物為食,用前肢掘出或者尖銳的前牙將雙殼動物從岩石中拉出來使用。

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盾齒龍化石

魚龍與海豚類似,是一種高度特化的海生爬行動物,能夠以四十千米的時速遊動。最早的魚龍長達1.8米,它們以魚類和箭石類生物(游泳的軟體動物,略似烏賊)為食,這從胃容物和糞化石中便可以看出,抓取獵物之後,它們會整個吞下。

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魚龍復原圖

肖尼魚龍屬於三疊紀晚期生物,發現於北美洲的內華達州,是已知最大的魚龍。肖尼魚龍的身長達15米,頭部和頸部軀幹和尾巴長度平均,其脊椎向下彎曲直到像魚一樣的尾鰭下部。這是之後的魚龍所共有的特徵,他們可能是成群遊動。因為一塊沉積物中發現了許多隻肖尼魚龍的屍骸。肖尼魚龍並沒有活過三疊紀末期,但從整體上看,魚龍在侏羅紀變得更加繁盛。

獵魚殺手 幻龍是海洋食肉動物於三疊紀從陸地爬行動物演化而來。它的身體碩長,尾巴和頸部細長,主要以魚類為食,這塊化石發現於瑞士。

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幻龍化石

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幻龍復原圖

化石帶 三疊紀菊石類水生有殼動物迅速演化,導致它們的殼的細節方面也發生了持續變化。科學家們利用這些變化,可以確認含有化石的海洋地層的時代,在陸地上用類似的方法通過花粉,植物種子和陸地脊椎動物的遺骸來測定地層所屬時。

早期的翼龍 這是一隻最古老的爬行動物的化石。即以魚為食的真雙型齒翼龍。從圖中可以看到它具有兩種牙齒,,前端圓錐形平滑的牙齒和後端的三叉牙齒。這塊化石發現於意大利北部的三疊紀晚期的底層。

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早期翼龍化石

同類相食的恐龍 在新墨西哥州幽靈牧場發現的腔骨龍骨骼的體腔中,人們發現了體型較小的同類恐龍。科學家們起初認為這是為出生的又幼恐龍,表明腔骨龍靠活胎生產繁衍,而不是像多數爬行動物一樣產卵,但是現在人們知道這種恐龍的尾骨太過狹窄,不適合生產和胎,因而一定是產蛋。專家們認為,腔骨龍更有可能是一種同類相食的動物。在恐龍群裡占主導地位的雄性會殺死並吃掉被排擠的雄性的後代,從獅子等的現象,現代動物身上可以觀察到類似的行為。

魚龍化石 魚龍為適應水中生活而演化頗多,比如能在水中生育下一代,這是一塊狹翼魚龍化石,身長兩米,長長的頜、鰭狀肢、脊椎和垂直的尾巴都清晰可見。

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魚龍化石

趨同演化 魚龍是趨同演化的典範,趨同演化指的是兩個不同的演化過程,卻產生表面相似的結果,也指不同種的生物,在相同的環境下會演化出相似的結構特徵。魚龍屬於爬行動物,它的流線型軀幹卻與現存哺乳動物海豚相似。魚龍與海豚一樣,有著肌肉健碩的軀幹和極好的視力,然而不同的是,海豚的大腦更大,且尾部是水平的。圖中斑點海豚退化的肢體主要用來掌握方向。

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米薩斯特魚龍化石

幻龍 幻龍遍佈亞洲,歐洲和北非的三疊紀中期地層,身體可長達三米,它們的腳步有蹼,頸部和尾巴較長且能活動,可能與海豹生活習性相似,在海洋中捕獵,在路地上棲息。

蛇頸龍 蛇頸龍最早出現在晚三點時。它們比幻龍體型大,體長二到15米。蛇頸龍無疑是蛇經龍類最典型的代表。

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蛇頸龍復原圖

海龍類和滄龍類 海龍類和滄龍類屬於鱗龍次亞綱的有鱗目。鱗龍次亞綱起源於二疊紀,海龍產自加利福尼亞的晚三疊世,比海王龍小,但它們都具有獎狀的四肢和長長的頭骨。像許多水生動物一樣,海龍的脖子和身體細長尾巴也很長,足主要是用來掌舵和制動,能像鰻魚那樣游泳,它們只有到岸邊產卵的時候才到陸地上來。

三疊紀晚期生物大滅絕 三疊紀末又發生了一次滅絕事件。這次事件雖然沒有二疊紀末那次那麼慘烈,也沒有白堊紀末的那麼著名,但對生命世界還是產生了深刻的影響尤其對海洋生物來說是慘痛的。牙形刺滅絕了,腕足動物和腹足動物等無脊椎動物受到了巨大沖擊,海洋中22%的數,大約一半的種消失了。

但這次滅絕事件存在明顯的地域差異。並非所有的地方都遭到了同樣的摧殘,甚至有些地方几乎沒有任何影響。其他一些地方,實際上所有的迷龍和大多數合弓類動物都消失了。許多早期恐龍也均滅絕,而那些發達一些的恐龍卻倖存下來。許多槽齒目動物也都滅絕了。植物界的變化相比較不那麼明顯,基本上沒有大類滅絕,倖存的植物包括針葉類和蘇鐵。

與二疊紀末和白堊紀末的大滅絕相比,科學界對這次滅絕的關注度相對較低。到目前為止,這次大滅絕確切的時間也還並不時分明確。一些研究者認為,當時實際上發生了兩次間隔很短的滅絕事件,其相隔時間為120萬年到170萬年之間。滅絕事件發生的原因也不清楚。研究發現,泛大陸分裂碰撞導致強烈的火山運動,火山運動造成的環境變化可能是大滅絕發生的原因之一。因此,這次滅絕事件為恐龍的發展提供了巨大的空間,在此之後的1.5億年中,恐龍稱霸全球。

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三疊紀波斯特鱷和鏈鱷

中國三疊紀海生爬行動物。中國三疊紀海生爬行動物化石數量比較豐富,種類多樣,廣泛分佈於我國南方的安徽、湖北、貴州、雲南、廣西和西藏等地區。這些地區不僅包括有世界性分佈的魚龍類,鰭龍類、海龍類和原龍類等,而且還有僅出現於揚子海區的湖北鱷類。中國三疊紀海生爬行動物化石,從早三疊世到晚三疊世都有分佈,在古地理分佈上位於古東特提斯海域,具有明顯的區域性。中國三疊紀海生爬行動物可分為四個相關的動物群,即早三疊世南漳海生爬行動物群、中三疊世興義海生爬行動物群、晚三疊世關嶺海生爬行動物群和晚三疊世定日海生爬行動物群。其中貴州關嶺地區三疊紀海生化石數量最多,保存完整,基本上原地埋藏,為認識海生爬行動物的進化提供了珍貴的依據。


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