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志留纪:从破败中崛起,在寂灭中复苏

 寒武纪科学馆 2022-03-24

沧海冰河,星辰变色,经历了那场旷日持久的奥陶纪末大清洗,神魔陨落,世界萧条。

然而这片埋葬亿万生灵的海陆如同圣墟,一次又一次地在破败中崛起,从寂灭中复苏,当那一缕幽绿临近大地,世间的枷锁再次被打开,一个全新的世界就此揭开,显生宙第三个纪元志留纪拉开大幕。

有人说,相比地球其他的时代,志留纪平平无奇,是地球最没有存在感的一个纪元。志留纪约开始于4.4亿年前,结束于4.1亿年前,持续时间仅2500多万年,既没有寒武纪和奥陶纪生命蓬勃发展的壮观,也无令山河变色的惨烈灭绝。

但事实却并不是如此,虽然志留纪时间短暂,却背负了很大的责任。奥陶纪末物种大灭绝带走85%的海洋生物,只留下几近崩溃的生态系统和少量苦苦求生的幸存者,而志留纪用整整一个纪元来修复大灭绝对生物界造成的创伤,最终在末期达到了奥陶纪巅峰时期的生物多样性水平,同时在这看似平淡而短暂的时光里,地球和生命正在悄悄准备着一场大变革,为脊椎动物统治世界埋下伏笔。

当地球纪元步入志留纪,地球北半球被汪洋覆盖,南半球的大部分地区被超级冈瓦纳大陆盘踞。从奥陶纪晚期开始,波罗地大陆和劳伦西亚大陆向赤道附近漂移,与北方的西伯利亚大陆相撞,开始形成第二个超级大陆——超级欧美大陆。

波罗地大陆和劳伦西亚大陆碰撞导致了加里东造山运动,曾经横跨在波罗地大陆和劳伦大陆中间的巨神海被碰撞折叠隆起,形成如今瑞典和挪威等北欧地区的一系列山脉,北美洲大陆的阿巴拉契亚山脉也在此期间形成。

此时的地球结束了奥陶纪不稳定的气候波动模式,进入一个漫长而温暖的温室阶段,CO2水平达到4500 ppm,奥陶纪形成的冰川退缩回南极,甚至在志留纪中期,冰川一度几乎消失,冰盖和冰川的融化导致海平面上升,温暖的浅海覆盖了大部分陆地,为生物的复苏提供了优渥的环境基础。

每次劫难之后,首先复苏的定是那些微小的浮游植物,它们是很多海洋生物重要的食物来源,它们在舒适的浅海环境中首先迅速生长繁殖,不停地吸收阳光固着能量,为其他海洋生命的恢复储备能量。珊瑚、苔藓虫、和藻类等造礁生物紧随其后,形成广泛的珊瑚礁,为其他大型动物提供栖息地。

随着时间的流逝,志留纪的海洋慢慢变得热闹起来,但是某些物种却没有了翻身的机会。繁盛一时的寒武纪元老三叶虫逐渐衰退,昔日奥陶纪霸主角石一蹶不振,跌落王位。后起之秀板足鲎类凭借独特的身体结构,登上了食物链的顶层,成为志留纪海洋中的新一代霸主,开辟出节肢动物统治海洋的第二个王朝。

板足鲎类头披半圆形的头胸甲,身体分节,尾有锥形长刺或尾扇,身体前部有几对成节的行走腿。板足鲎体长最大可达到2.5米,成为地球有史以来最大的节肢动物。

为了在海洋中快速游动,它们将身体向扁平化演化,并演化出一对适用于游泳的桨形附肢。为了高效捕食,有些物种的尾巴末端诞生出一个尖刺,用来将毒液注入猎物体内;有些物种在头前方演化出两个巨型的带刺的螯肢,这些板足鲎如同夜叉一般挥舞着两个大螯肢,在志留纪的海洋横行霸道,噬食万物,有时甚至同类相食。

海底啃泥巴的鱼类远祖甲胄鱼即使身披坚硬而又笨重的骨质甲胄,负重前行,也难以逃脱板足鲎的围追堵截。因为甲胄鱼虽然形似鱼类,但没有成对的鳍,游泳能力很差,只能在海底爬行,同时甲胄鱼类没有上下颌,这限制了它们的主动捕食能力,因此它们食物范围很窄,没有发展前途。

经历了一朝又一朝的忍辱负重之后,有梦想的鱼类远祖不甘地发出怒吼:王侯将相宁有种乎?并开始装备起上下颌,增强取食和咀嚼能力。

到了志留纪中后期,更先进的初始全颌鱼类出现,这些拥有可以自由咬合的上下颌骨的鱼类,不再甘于苟存于角落,开始了自己逆袭之路,脊椎动物自此走上了一条快速的发展道路,鱼类即将君临大洋。

当板足鲎在海洋兴风作浪时,一些小型节肢类动物将目光投向陆地。志留纪的陆地已不再荒芜,苔藓类植物早在寒武纪就从水中蔓延到陆地上,在湖泊和溪流沿岸形成苔藓微型森林。

到了志留纪,一类绿藻爬上陆地,在干湿交替的近岸环境中经过反复地洗礼,逐渐进化出适应陆地的结构——拥有厚壁细胞的维管组织,维管组织不仅能够支撑起植物的茎干,还成为传送和运输水分和营养物质的通道,这大大提高了植物的代谢效率,“角质层”膜和“气孔”的出现也为植物在陆地吸收二氧化碳释放氧气提供便利,至此地球古老的陆生维管植物诞生,裸蕨植物登上了地球生命的舞台。

早期的裸蕨植物是一种植物体裸露的蕨类植物,这类形态十分原始的植物没有根、茎、叶的分化, 但出现了与根、茎、叶相似的器官,它们植株微小,高度一般不超过10厘米,生长于湿润的低地,随着对干旱环境的逐步适应,植株的高度也不断增加。

这些进化出维管的植物迅速遍布大陆,改变地表环境和大气成分,地球大气氧含量快速上升、二氧化碳含量逐渐下降,为动物们的登陆创造了条件。

它们的出现也使得岩石开始变得松软,改造出越来越多的土壤,第一批真正的土壤开始在河口积聚,新生的土壤生态系统创造了充足的腐殖质食物和隐蔽的环境,吸引一些小动物脱离淡水的束缚而向陆地进军,如缓步动物、软体动物、线虫动物和环节动物等,这些小动物很可能比节肢动物更早登上陆地,但由于它们身体柔软无壳,而没有留下化石记录。

但是一些陆生节肢动物已然成为志留纪陆地的主人,它们之中有蝎子、蜘蛛、千足虫、蜈蚣等,它们有的啃食植物,有的以其他动物为食,毫无疑问的是蝎子和蜈蚣占据着当时陆地食物链顶端。

最早登陆的蝎子与板足鲎同属螯肢动物,和板足鲎有着相似的体型和结构,一些科学家曾经推测,原始蝎子由板足鲎类进化而来,并逐渐从水生两栖动物进化为完全的陆生动物;然而,另一种陆生节肢动物起源理论认为板足鲎并不是蝎的直系祖先,两者可能演化自同一种未知的干群螯肢动物,蝎子和其他蛛形纲一样,最初就是陆地动物,由陆生祖先演化而来。

不管它们如何起源,志留纪陆地形成地球第一个简单的陆地食物网,地球经历40亿年的漫长演化,陆地终于不再荒芜和死寂,成功登陆的植物和动物们将整个地球带入另一个新时代,一场长达4亿年的生命演化新剧拉开序幕。


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