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小行星创造了亚马孙雨林

时间:
2021年05月08日 |
作者:
Rachel Nuwer |
来源:
环球科学(huanqiukexue.com)

研究表明,导致非鸟恐龙灭绝的小行星,也重塑了南美洲的植物群落,造就了世界上最大的热带雨林。

图片来源:Pixabay

对花粉、树叶化石的研究表明,导致非鸟恐龙灭绝的小行星,也重塑了南美洲的植物群落,造就了世界上最大的热带雨林。人类对亚马逊热带雨林的干扰行为,一如当年的小行星撞击一样,我们人类要借鉴当年物种灭绝的经验,为此次物种变迁做准备。

撰文|Rachel Nuwer

翻译|魏书豪

审校|李诗源、王昱

恐龙及其化石的爱好者都很熟悉6600万年前那次导致霸王龙和非鸟恐龙灭绝的小行星撞击。但人们通常忽略的是,那次撞击的影响也摧毁了整个生态系统。一项新研究表明,当年的那场陨灭反而对演化造成了非常深远的影响,即催生了地球上最壮观的多样化环境——南美洲亚马逊热带雨林。然而,由于人类活动(包括农业上的开垦耕地)的空前破坏,亚马逊丰富的热带物种及其栖息地正面临着生存威胁。

 

这项新研究发表在近期《科学》杂志上,研究分析了数万种植物化石,“这项研究代表了知识的根本进步。”宾夕法尼亚州立大学的地球学家彼得·维尔夫(Peter Wil,未参与该研究)说:“作者表明,恐龙灭绝也是新热带区生态系统的一次大规模重启事件,使该系统的演化走上了一条全新的道路,直接造就了如今这一地区非同寻常、多样又壮观,并受到严重威胁的热带雨林。”

 

维尔夫补充道:“(这些发现)为保护那些支持人类生命活动的生物演化遗产及数百万种生物提供了新的动力。”

 

巴拿马史密森尼热带研究所的古生物学家卡洛斯·哈拉米略(Carlos Jaramillo)是该研究的主要作者之一,他认同小行星撞击带来的演化和生态效应,对研究全球现在由人类造成的亚马逊热带雨林和其他重要栖息地的迅速破坏有重要意义。“我们可以将这一事件和如今的情况关联起来,”他说道,“因为我们一直在改变地球的风貌,而这种改变会永远保留——或者至少持续很长一段时间。”

 

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研究采集的花粉粒和树叶化石。图片来源:Carvalho et al., Science; 2021

 

现如今,热带雨林是地球上生命不可或缺的一部分。尤其是亚马逊热带雨林,对整个地球的淡水循环和气候调节发挥着至关重要的作用。然而,西欧和北美的古生物学家很少关注热带雨林的问题,只关注温带地区的问题。许多专业的和业余的化石“狩猎者”也倾向于认为在这些温暖潮湿的地方探宝注定会空手而归,因为他们认为那里的环境难以让有机物质留存足够长的时间来形成化石。南方卫理公会大学的古生物学家邦尼·雅各布斯(Bonnie Jacobs)说:“正是这些因素结合起来,致使我们缺乏热带地区的数据,”她参与撰写了一篇以此问题为背景的文章,与这项新的研究一并发表在《科学》杂志上。

 

如今科学家们已经知道了,小行星撞击带来的影响及后果会因地区环境和距离墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯撞击坑的距离而异——至少在温带地区是这样。比方说,新西兰森林就相对毫发无损。但科学家们还不知道这件事如何改变了非洲的热带雨林,或者是到今天为止的南美热带雨林。

 

哈拉米略和他的大部分论文合著者都来自哥伦比亚,他尤其想调查出自己国家热带雨林的起源。他将这项新研究成果比作“本科毕业生”,代表了近12年的努力成果。他说:“我们花费了很长时间,因为一切都是从头开始的。”

 

因为化石记录中几乎从来没有整棵树的化石保存记录,所以哈拉米略和他的同事们转向研究花粉和树叶化石。花粉能够长期保存完好,在化石记录中广泛存在。而不同物种的树叶形态各不相同,这有助于研究人员确认古时候这片栖息地生长的植物类型。

 

哈拉米略和他的同事们搜寻了整个哥伦比亚的53个地点,以寻找晚白垩纪时期,即小行星撞击之前形成的岩石,以及此后1000万年间,即古近纪时期形成的岩石。研究小组从这些岩石中,收集并分析了大约5万颗化石花粉粒和6000片化石树叶,以分析产生它们的植物类型。最近的单独发现表明,接受更多光照的植物叶片具有更高的叶脉密度,以及更高含量的天然同位素碳13。研究人员研究了收集的化石的这些特征,以拼凑出该地区曾经的森林结构。

 

他们对化石的发现,描绘了小行星撞击后,生命突然的、灾难性的毁灭——同时也描绘了数百万年后凤凰涅槃般的重生。作者确定的是,在小行星坠落前,南美洲森林以针叶树为主,树冠稀疏,支撑着下层茂盛的蕨类植物的生存。除了其他因素之外,恐龙可能通过击倒树木和清除植被对维持白垩纪时期的森林起了关键作用。然而,在希克苏鲁伯小行星撞击后,顷刻之间这种生态系统便发生了不可逆转的变化。大火可能持续燃烧了数年,吞噬了南美洲南部的森林。根据作者的计算,南美洲有45%的热带植物物种,连同其供养的许多动物消失了。

 

这片森林花了600万年的时间才恢复到了小行星撞击前的生物多样性水平,而那些逐渐恢复的物种也和之前完全不同。豆科植物是第一批出现的,它们与细菌形成共生关系,使其能够固定空气中的氮,使之前贫瘠的土地肥沃了起来。氮元素的流入,连同小行星灰烬中的磷元素,使其他开花植物在豆科植物旁茁壮生长,并取代了针叶植物。当开花植物争夺阳光时,它们形成了浓密的树冠,产生了我们今天所知的层状亚马逊热带雨林,其特点是丛林顶部为生产力覆盖层,而底部为深色林下层。

 

洛杉矶拉布雷亚沥青坑及其博物馆的古生态学家丽甘·邓恩(Regan Dunn,未参与这项研究)认为这项研究的发现不仅是揭示过去的关键,也是正确认识当前人为的威胁的关键。她特别注意到作者的计算,即45%的植物物种在小行星撞击后灭绝,她认为:“当前的数据表明,在未来的30年内,仅仅由于全球人类活动,亚马逊盆地就至少也会有这么多的植物物种受到威胁。”

 

“现在的问题是:人类活动将如何永久改变亚马逊森林的组成与功能?”邓恩说道。

 

雅各布斯说,这些新发现表明,大规模的灭绝事件会改写“所有事情的进程”。她还说,今天的我们,正处于另一个类似的事件进程中,但这一次的事件,是由单一物种引起的,而且全世界没有一个地方能够远离这样的“撞击坑”,因为“人类无处不在”。

 

这一次与过去的大规模灭绝事件不同,“我们并非束手无策。”她这样说道。

 

原文链接:

https://www.scientificamerican.com/article/the-asteroid-that-killed-the-dinosaurs-created-the-amazon-rain-forest/

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