恐龙和化石爱好者非常熟悉大约6600万年前导致霸王龙和所有非鸟类恐龙灭绝的陨石撞击。但常常被忽视的是，这次撞击也摧毁了整个生态系统。一项新的研究表明，这些灾难反过来又导致了另一个特别深刻的进化结果：南美洲的亚马逊雨林的出现，这是地球上物种最多样化的环境。然而，由于人类活动前所未有的破坏，包括为农业清理土地，亚马逊丰富的热带物种和栖息地现在正面临着它们自身的生存威胁。
这项新研究于周四发表在《科学》杂志上，分析了数万个植物化石，代表着“知识的根本性进步”，宾夕法尼亚州立大学的地球科学家彼得·威尔夫说，他没有参与这项研究。“作者证明，恐龙灭绝也是新热带生态系统的一次大规模重置事件，将其进化置于一条全新的道路上，直接通向当今该地区非凡、多样、壮观且受到严重威胁的雨林。”
威尔夫补充说，这些见解“为保护热带地区支持人类生命以及数百万生物物种的活生生的进化遗产提供了新的动力。”
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巴拿马史密森尼热带研究所的古生物学家、该研究的共同主要作者卡洛斯·哈拉米略同意，陨石的进化和生态影响对当今人类活动造成的亚马逊雨林和其他地球关键栖息地的快速破坏具有启示意义。“我们可以将此与当今联系起来，”他说，“因为我们也在改变景观，而这会持续永远——或者至少是很长时间。”
对约50,000个花粉粒和6,000片化石叶片的分析表明，消灭非鸟类恐龙的陨石也孕育了亚马逊雨林。来源：Carvalho 等人，《科学》，2021年
现代雨林对地球上的生命至关重要。特别是亚马逊雨林，在调节地球的淡水循环和气候方面起着至关重要的作用。然而，西欧和北美古生物学家很少关注热带森林，而是专注于温带地区。许多学术界和业余化石爱好者也倾向于将温暖潮湿的地区视为化石发现的绝境，因为他们认为那里的条件会阻止有机物质保存足够长的时间以形成化石。“正是这些因素的结合导致我们在热带地区缺乏大量数据，”南卫理公会大学的古生物学家邦妮·雅各布斯说，她是情境化论文的合著者，该论文与《科学》杂志上的新研究一同发表。
科学家们已经知道，陨石撞击及其后果——至少在温带地区——随当地条件和距离墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯陨石坑的距离而变化。例如，新西兰的森林相对安然无恙。但研究人员一直不知道该事件如何改变非洲的热带雨林，或者直到现在，南美洲的热带雨林。
哈拉米略和他的大多数合著者一样，来自哥伦比亚，并且特别想调查他祖国热带森林的起源。这项新研究是他作为本科生构思的，代表了近12年的努力。“这花了我们很长时间，”他说，“因为我们必须从零开始。”
完整的树木几乎从未在化石记录中保存下来，因此哈拉米略和他的同事转向化石花粉和树叶以寻求见解。花粉可以长期保存，并且在化石记录中广泛存在。与树叶一样，花粉在物种之间形态各异，这有助于研究人员确定古代栖息地中生活着哪些类型的植物。
哈拉米略和他的同事在哥伦比亚的53个地点搜索了在陨石撞击前的晚白垩世时期形成的岩石，以及在随后的1000万年古近纪时期形成的其他岩石。从这些岩石中，该团队收集并分析了约50,000个化石花粉粒和6,000片化石叶片，以表征制造它们的植物类型。最近的独立研究结果表明，接收更多光照的植物叶片具有更高的叶脉密度，以及更高比例的天然同位素碳13。研究人员研究了收集到的化石中的这些特征，以拼凑出该地区过去森林的结构。
他们的发现描绘了一幅撞击后生命突然、灾难性毁灭的景象——但也描绘了之后数百万年像凤凰涅槃般的重生。作者确定，在陨石撞击之前，南美洲的森林以许多针叶树和光线充足的开放树冠为特色，支撑着茂密的蕨类植物林下层。恐龙可能在维持这些白垩纪森林中发挥了关键作用，包括推倒树木和清理植被。然而，在希克苏鲁伯陨石撞击的瞬间，这个生态系统被不可逆转地改变了。可能持续燃烧了数年的火灾吞噬了南美洲南部森林。据作者计算，连同它们支持的许多动物一起，该大陆45%的热带植物物种消失了。
森林花了六百万年才恢复到陨石撞击前的多样性水平，而缓慢长回的物种与之前的物种完全不同。豆科植物——与细菌形成共生关系，使其能够从空气中固定氮的植物——是第一个出现的，它们丰富了以前营养贫乏的土壤。氮的涌入，以及来自陨石灰烬的磷，使其他开花植物能够在豆科植物旁边茁壮成长并取代针叶树。随着开花物种争夺光照，它们形成了茂密的树叶树冠，并创造了我们今天所知的层状亚马逊雨林，其特点是顶部覆盖着生产力，底部是黑暗的林下层。
洛杉矶拉布雷亚沥青坑和博物馆的古生态学家雷根·邓恩没有参与这项新研究，她也认为这项研究的发现不仅是揭示过去的关键，也是将当前人为威胁纳入考量的关键。她特别注意到作者计算出陨石撞击后45%的植物物种灭绝，因为“目前的估计表明，仅在未来30年内，亚马逊河流域至少有这么多植物物种将受到人类活动的全球威胁。”
“问题仍然是：人类的影响将如何永远改变亚马逊森林的组成和功能？”邓恩说。
雅各布斯说，新的发现表明，大规模灭绝事件会如何改变“一切的进程”。她补充说，今天我们正处于另一次这样的事件之中，但这次事件是由单一物种驱动的——而且没有远离隐喻性撞击坑的地方，“因为人类无处不在。”
然而，雅各布斯说，与过去的大规模灭绝事件不同，这一次“我们并非无力阻止它。”