六個關鍵詞解讀 地球與生命歷史 (上) 作者: 取材自雜誌 – 科學世界

我們將通過“大陸飄移”、“地幔運動”、“生物大滅絶”、“全球冰凍”、“氧氣劇增”、“生命系統樹”這六個關鍵詞來回顧地球長達46億年的歷史。今個星期讓我們先看看首三個關鍵詞。

(一) 大陸飄移: 哺乳動物歷史跌宕起伏的助推器 一提到有袋類動物,大家馬上就會想到澳大利亞的樹袋熊和袋鼠,它們可謂有袋類動物裏的超級明星。或許,很多人都認為有袋類動物是澳大利亞特有的物種吧。   其實,在南美大陸和南極大陸也都發現過各種各樣有袋類動物的化石。這意味着有袋類動物曾經在這裏繁盛一時。可是,為什麼這些地方的有袋類動物都滅絶了呢? 為什麼它們會生活在與澳大利亞相距如此遙遠的地方呢? 下面, 讓我們一起追尋有袋類動物在大陸飄移的“推波助瀾”下跌宕起伏的演化歷史吧。

南美大陸歷史上長期與世隔絕, 有袋類動物曾經在這裏繁盛一時。不過, 最迟在距300萬年前,南美大陸與北美大陸發生劇烈碰撞並連在一起, 形成了如今的巴拿馬地峽。生活在北美大陸的“北方獸類”(哺乳動物的一類)浩浩蕩蕩地湧入南美大陸, 並與這裏的“原住民”――有袋類動物展開了激烈的爭鬥。在弱肉強食的生存競爭中, 有袋類動物一敗塗地, 絶大部份均滅絕。

此外,生活在南極大陸的有袋動物也由於氣候越來越冷, 而最終滅絶了。於是,原本生活在三個大陸的有袋類動物, 僅僅在澳大利亞繁榮發展至今。   時光倒流回1.2億年前。當時,南美大陸, 綠地遍野的南極大陸以及澳大利亞大陸還能夠首尾相連,廣寬的土地成為有袋類動物生存的天堂。後來,“三兄弟”開始“分家”,“歸屬於哪位兄弟”決定了有袋類動物此後截然不同的命運。

獅子是外來物種? 大象、獅子和瞪羚是非洲最具代表性的動物。其實, 這三種動物之中, 只有大象才是非洲大陸土生土長的“原住民”。下面,讓我們一起探尋這些動物的遷移與歷史演化歷程吧。   在距今2000萬年前, 非洲大陸與歐亞大陸發生碰撞並連在一起, 獅子和瞪羚也趁機“移民”到了非洲。毫不誇張地說,先今非洲肉食動物的代表獅子是一個地地道道的“外來戶”。與此同時, 非洲的“原住民”大象也“移民”到了歐亞大陸,並演化為亞洲象和猛獁象。

獅子和瞪羚屬於在歐亞大陸和北美大陸演化而來的北方獸類。大象屬於在非洲大陸演化而來的非洲獸類。它們都屬於哺乳動物中的真獸類。此外, 真獸類動物中還包括在南美大陸上出現的異關節類動物。 為什麼真獸類動物分為北方獸類、非洲獸類與異關節類這三大類呢? 這是因為聯合古陸――盤古超大陸在距今1.2億年前分裂為北半球的勞亞大陸、南美大陸和非洲大陸的緣故。此後, 歷經1億年的漫長時光, 在距今2000萬年時, 大象和獅的祖先終於相逢了。

猴子是如何飄洋過海到達南美大陸的? 大陸的分裂、移動和碰撞對哺乳動物的演化起到了“推波助瀾”的作用。不過, 諸事皆有例外, 在動物的演化史上也能找到幾個“異端”――與大陸移動的歷史不一致的另類。生活在南美大陸的新大陸猴類就是其中一例。   在距今300萬年到1.2億年之間, 南美大陸一直與世隔絶, 和其他大陸遠隔重洋, 是異關節類和有袋類動物的“伊甸園”。但是,科學家在距今2600萬年前的南美地層中突然發現了猴子(北方獸類)的化石。

針對這一謎團,科學家認為最好的解釋是浮島假說。浮島是指由樹枝枯草等聚集在一起, 形成的漂浮在水面的“諾亞方舟”。偶爾會有一些浮島越來越大,甚至能夠像普通島嶼一樣生長出樹木。猴子們就是搭乘這些浮島, 順着洋流, 幸運地從非洲抵達了南美洲。

 生物化石是大陸飄移的最好証據 大陸的分裂和碰撞與物種的多樣化有着密切的關係。化石就是大陸飄移最好的証據。例如, 舌羊齒是一種已經滅絶的祼子植物, 其化石廣泛分怖在南美大陸、非洲大陸、南極大陸和澳大利亞等地。這意味着, 上述大陸以前曾經形成了一個泛大陸――盤古超大陸。

(二) 地幔對流導致大陸飄移 地球內部的地幔對流是大陸分裂、運動、碰撞的原動力。地幔位於地殼下方, 厚度約2900公里。雖然地幔主要由致密的固體岩石構成, 但是却能夠極其緩慢地運動。地球深處的熾熱岩石變輕,緩慢上升, 冷却後的岩石變重, 繼而緩慢沉降, 這一過程稱為地幔對流。

我們脚下的陸地是“漂浮”在熾熱地幔上的大陸板塊, 並隨着地幔對流在地球表面緩慢飄移。想像一下, 飄浮在熱鍋中的一塊薄板隨着熱水的沸騰而不斷晃蕩的情景, 大陸皮塊也在地球表面不斷移動。

大陸是怎樣分裂的? 熾熱地幔物質的上升會造成板塊變薄, 有時甚至會致板塊斷裂。如果斷裂處於大陸板塊的話, 就會出現裂谷。裂谷不斷變深, 海洋隨之入侵, 最終就會造成大陸分裂。之後, 上升物質在海洋中形成海岭, 不斷產生新的大洋板塊, 從而將分裂開的兩個大陸推得越來越遠離。在非洲東部, 有一處南方向延續大約1300公里、至今仍在不斷裂開的大裂谷帶――東非大裂谷。

山脈和孤島促進了物種的多樣化 大陸板塊相互碰撞, 形成了喜馬拉雅山脈等雄偉的抬升地形。高海拔山脈形成後, 其周圍環境變得多姿多彩, 並形成了多樣化的物種。   地幔物質從地球深處緩慢上升, 所產生的“熱點”在遠離大陸的地方形成了火山島。夏威夷群島就是最典型的例子。雖然這些地方最初幾乎沒有生物存在。但是,“偶然來訪”的鳥類和昆蟲會形成別具特色的生態系統。

在哺乳動物繁盛之前的時代, 恐龍曾經統治着整個地球,並以盤古超大陸的分裂為契機, 在各大陸形成了豐富的種群。地幔對流造成了“波瀾壯濶”的地殼變動。身居其中的生物也只能“隨波逐流”,直面跌宕起伏的命運, 最終却頑强而健壯地存活了下來。

(三) 生物大滅絶與新物種爆發的多次輪迴 如今,哺乳類動物在地球上旺盛地繁衍生息, 盛況空前。但如果6600萬年前的小行星撞擊沒有造成生物大滅絶的話, 就不可能有哺乳動物今天的繁盛。正是由於稱霸地球的恐龍突然滅絶了, 哺乳動物才有機會佔領突然空出的生態位,實現了多種多樣的演化。

在漫長的地球歷史上,至少發生過5次生物大滅絶。發生在6600萬年前白垩紀末以及2. 52億年前二叠紀末期的生物大滅絶事件。此外, 在2 在漫長的地球歷史上,至少發生過5次生物大滅絶。發生在6600萬年前白垩紀末以及2.52億年前二叠紀末期的生物大滅絶事件。此外, 在2.01億年前的三叠紀末期、3.7億年前的泥盆紀晚期以及4.43億年前的奧陶紀末期也曾發生過生物大滅絶事件,在這些年代上下的地層中發現了截然不同的生物化石。

關於生物大滅絶的原因,發生在6600萬年前的生物大滅絶是小行星碰撞所造成的, 這一觀點得到了廣泛認可。20世紀90年代發現的隕石撞擊坑等是這一學說的有力佐証。除此之外,其他大滅絶的原因一直眾說紛紜,沒有明確的結論。儘管科學家提出了各種各樣的假說, 但遺憾的是, 事件發生的時間越久遠,殘存至今的証據就越少, 假說的驗証也變得越發困難。這是地球歷史上最大的未解之謎之一。 待續…