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泥盆纪|植物列传·法门

 柳树沟图书馆 2016-12-10



公元前三亿六千万年,天下太平;凡生于土着,欣欣向荣;中有植物陆生者,得之天时,适其地利;须臾间,四象之地,莫不席之;八卦之所,无不侵之;宇宙俯之,有仙人感言:泽桑碧池也~

然,收之桑榆,失之东隅;此间陆生者生,彼时海生者死;非陆生者有意为之,无心之举也;惜其死伤无数,十百千万,无可数之,后世称之为“法门(晚泥盆纪灭绝)”;过半海生者命丧之,不可不言陆生者与此事之联系;今日之文章,请听此二者之故事……






哎哎,别打了……我正常一点说……晚古生代生物大狂欢使由海到陆的面貌全部焕然一新,生物主宰地球的日不落看起来蒸蒸日上。但生物的繁盛已经打破了地球平衡的环境天平,一场灾难正在悄然迫近,在三亿六千万年前的泥盆纪末,植物竟然操起死神的镰刀,间接性的消灭了全球57%的海洋生物,这一事件被称为晚泥盆灭绝(法门事件)


陆地殖民者

前传


早泥盆布拉格期的“布拉格之春”后,植物拥有了更加强大的根系和维管系统,同时也拥有了更加庞大的体型(详情见上篇:种出一颗地球)。从此拥有了浇点水就能活的神奇生存技能,这是已经没有什么能阻止植物的陆地殖民了。从布拉格期结束到晚泥盆开始的两千五百万年间,植物以席卷之势征服了所有它的孢子能够生根发芽的地方,晚泥盆时,全球已近第一次大范围的铺上了绿装。


“布拉格之春”对植物根系的巨大革命也给了植物对地表的巨大改造能力。在植物到来之前,整个地球表面到处是石漠,登陆的早期植物对土壤的改造也只是在地标几厘米内。但“布拉格之春”后,植物的根系能够深入地下数米之处,这大大加速了地表岩石的风化,之前比较稀少的土壤层在地表大量出现,岩石中的矿物质养分也被大大释放出来,陆地就像是刚刚被开垦的黑土地,惊人的肥沃。


从左到右:中志留,早泥盆,晚泥盆

同时,植物最喜欢做的事,就是不断地光合作用,以消灭CO2,产生氧气。全球化森林的出现使元古代的大氧化事件后,地球再次跨越式充氧。人类的尺度很难想象植物对大气的巨大改造:泥盆纪时氧气含量是现代的75%、CO2浓度是现代的八倍,然而到了石炭纪,植物强行把氧气含量提高到现代的163%,氧含量翻了一番还多(啥!)。这是之后石炭纪浮夸的雨林生态系统的能量基石。

这两千万年是这批来自海洋的殖民者的“大航陆”时代,它们在潮间带摸爬滚打,远离曾经舒适的海洋,死伤累累,终于柳暗花明,把整个地球改造完毕。


弗拉(Frasnian)之难

第一幕


随着海洋派出的陆地殖民者们征服陆地,地球氧含量爆表一样的上升、地表的岩石被风化成肥沃的土壤(这可是积攒了几十亿年肥力的土壤)。这一切看来都是天大好事,但是正如所有星际殖民者都会对母星不利一样,植物对陆地的征服把它们老家---海洋的生态拉到了毁灭边缘。

这看起来非常不合逻辑,但是地球用的是另一套逻辑,就如二十五亿年前生命打破“弱阳结界”后迎来的却是死神般的冰期一样(注1)。植物总是地球旧环境的挑战者,但地球最重要的是稳定,好事做绝了就是坏事。同样的事情再次发生在三亿八千万年前的弗拉期(Frasnian),生态灾难爆发了。

地表几十亿年来累积的岩石,植物把它们风化成土壤,这些上亿年的精华里面矿物质多的惊人,然而植物本身对它们的吸收和固定能力有限。一刮风下雨,这些矿物质进入海洋之中,这无异于往海洋里撒化肥。我们知道农家肥不能直接盖在作物上的常识,因为--它们太烧了啊!往海水里施肥的直接效果就是海水的富营养化,丰富的营养使浮游藻类大量繁殖,赤潮封锁了海面,使水体极大缺氧,这对泥盆纪的浅海生物礁是灭绝性在灾难。一时间,海面尸横遍野,已经在地球上蹦跶了一亿年的头甲鱼类,因为运动能力差,基本被从地球上完全抹去。这次海水富营养化在地层中留下了明显的暗色条带,仿佛现代被污染的池塘水底发黑的淤泥。


祸不单行,之前我们提到,泥盆纪的全球处在巨大的温室效应之中(平均温度比现在高十几度),这也是地球生命繁荣的重要条件。温室效应需要CO2维持,这也是我们现在谈CO2色变的原因,CO2像一床棉被,保住地球表面的热量。但是植物不管这些,一定要把CO2消灭殆尽,随着温室效应的消失,随之而来的就是地球温度暴跌,一次大冰期应运而生而且与奥陶纪灭绝后全球温度迅速回暖不同,因为植物的影响力并没有随着温度降低而消减,一直到古生代结束,这一亿年间冰川都没有完全解冻。这对适应了温暖环境的浅海生物群无疑是最巨大的打击,因为海平面不但因为南极结冻而发生下降,而且剩下的水域也已经寒冷而不适宜。


当然,我们不能把这次整个晚古生代都没有解冻的冰期完全“归功”于植物的影响,联合古陆开始形成对全球洋流的重大影响,地球与太阳位置的周期性变化等起到了关键性作用。但是植物三次改造环境为我们送来大冰期的历史(25亿年前休伦冰期,8亿年前雪球地球,3亿年前弗拉灭绝),却让我们发现,看似羸弱的植物,是生命力量最强的存在。

【注1】打破“弱阳结界”:在25亿年前,地球上充满二氧化碳,太阳的亮度被因此大大削弱。但由于二氧化碳的保温作用,虽然太阳光照显得羸弱不堪,但地球的平均温度却比现在高几十度。早期光合作用者消灭了大量二氧化碳,结束了弱阳,但同时也导致了长达数千万年的休伦大冰期,生命险些被毁于一旦。



毁灭之雨从天而降

第二幕


当然,地球是一个抵抗力稳定性渣但是恢复力稳定性惊人的星球,以植物自身所引起的环境灾难还不足以对地球生命造成重创,而就在此时,一些真正的星际旅客受“召唤”而来。

泥盆纪的最后一个期叫法门期(Famenia),这个带有宗教气息的译名(其实Famen是个地名)使这一时期更充满了玄学的气息,这一时期地球生命确实受到了来自天空的审判:自寒武纪大爆发以来,地外星体在法门期首次大规模造访地球

地球在宇宙中特殊的地理位置使地球从青年期之后,极少受到地外天体的骚扰,这也为地球的生命演化提供了很好的环境(看看月球表面的样子,就要跪谢小行星们手下留情)。但是作为宇宙中的常见分子,显生宙以来还是有几次地球的演化历程被星际冲撞强行打断,其中包括我们熟知的恐龙灭绝。俗话说祸不单行,在植物与陨石冲撞的相互作用下,法门期的海洋被杀了个天昏地暗。

由地层信息得到的小行星晚泥盆在美国西部撞击的古事件复原

火流星的审判降临在弗拉期因为运动能力强而受灭绝影响不大的节颈鱼类身上,这类数米长的巨型霸主鱼类被完全灭绝。从此以后海洋里再也没有邓氏鱼捕食的身影。

“啥!冲我来了!”


老天饶过谁!

尾幕


随着火流星事件的结束,这次生物大灭绝事件也已接近尾声。这次大灭绝对浅海尤其是热带生物礁系统造成了极大的打击,以至于在接下来石炭纪开始后的一段时间里,生物礁在许多海域销声匿迹。而以浅海为根据地的鱼类家族也同样备受打击,头甲鱼类和胴甲鱼类鱼类这两个主力类群的消亡使“鱼类时代”就此结束。同样受到近乎灭门待遇的还有古老家族三叶虫和笔石,笔石很快在石炭纪灭绝,而三叶虫仍然尽量维护祖先庞大的门楣,直到一亿年后那个毁灭一切的时刻到来。

就是数字2那个点,一次比较严重的“跌停”

庆幸的是,正如上表中所见,这个生物圈的“内乱”并没有让生物界伤筋动骨。相比较奥陶纪大灭绝后的漫长恢复,泥盆纪后生物界很快回复了往日的水平,并实现超越。这有赖于泥盆纪生物圈的庞大体谅,和作为生物本身的植物“手下留情”(威力不够)。

让我们回头看看自在逍遥的陆地。早石炭纪,陆地动物演化突然出现了一个缺环,陆地四足动物和节肢动物的演化出现了一个盲区。看来自然毕竟公平,虽然大灭绝造成的毁坏大都发生在海中,但是随着气候的大变样,这次灾难最终殃及植物所在的陆地生物群自身。

 




小预告

我们生活在这样一个时代:有一种脊椎动物,他们发展工业、改造地貌、开垦未知之地。但他们对空气中稍稍上升的CO2浓度恐慌不已、他们对海平几米的上升就感到不能接受、他们恐惧饥荒与干旱,却自以为能改变世界。又有一种生物,它们能制造冰川、使海平面升降百米、改变地球的化学环境、重新塑造大气,它们并不会说话,遗骸却养育了工业文明。下期让我们走进石炭纪,看看植物建立的绿色帝国。



某无责任小编:


话说……这次又是例行拖稿模式了,但是这次理由是很充足的:因为要赶在今天给大家说一声端午节快乐!啦啦,这样是不是就容易接受多了~?当然只送出口头祝福是没有道理的:为了感谢大家一直以来对我们的理解和支持,我们在端午节推出福利加谢罪礼,送出5块寒武纪三叶虫化石补贴大家包粽子用*!(穷学生并不能包邮……)不多,就5块,想要取三叶虫福利的童鞋,请在留言里告诉我们哦,到时候会有小编联系您哒,先到先得哦!

P.S.这种粽子建议多煮一会儿,要不然不好嚼……



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