本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
“在这样的撞击之后,根据自然界的一般规律,将发生以下现象:阴云密布的天空,然后是雨,强风暴和飓风,湖泊和河流将溢出它们的边界,海洋将从东向西淹没低地,随后也将淹没山脉……[]
所有陆地生物的完全毁灭将是后果;当数千年后水蒸发到以太中时,新的动物物种将多次尝试再次殖民陆地,毫无疑问,经过数千年,其中一些尝试将会成功。"
弗朗茨·冯·保拉·格鲁特胡森 (1774-1852) " Ueber die Natur der Kometen ... " (1811)
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图1. A. Lund在一本小册子中关于1857年彗星的讽刺漫画,该彗星本应在同年6月13日摧毁地球(但最终彗星甚至没有出现,公共领域图像)。
单一原因——希克苏鲁伯(Chicxulub)(根据一些解释,意思是“魔鬼的尾巴”)陨石的撞击——应该可以解释白垩纪末期动物群更替的所有观察到的化石记录变化。根据最流行的 сценарий,大规模灭绝主要是由撞击的后果引起的:冲击波和火风暴之后,很快从汽化的岩石中释放出大量气体,这些岩石富含碳酸盐和硫酸盐。这些气体与水蒸气反应形成酸雨,大气中的尘埃阻挡了太阳辐射,导致“核冬天”,并抑制了陆地植物,特别是海洋浮游植物的光合作用。没有植物,很快整个食物链就崩溃了。
许多主要的生物类群消失了,例如非鸟类恐龙、海洋和飞行爬行动物、菊石、大型造礁双壳类或厚壳蛤,但哺乳动物和现代鸟类恐龙也遭受了严重损失。相比之下,其他大型陆生脊椎动物,如爬行动物,尤其是两栖动物,被认为容易受到环境化学或热变化的影响,但损失很少。昆虫,现在和过去都很普遍的生物,也几乎没有变化。陆地植物表现出混合的结果;一些研究表明,在植被覆盖被火灾破坏和光合作用受到抑制后,蕨类植物很快在被破坏的景观中大量繁殖。然而,沉积物中蕨类孢子的增加,也称为蕨类尖峰,仅在北美的一些地点和新西兰的一个地点被发现,在欧亚大陆的沉积物中(尚未?)发现。
在海洋领域,钙质纳米浮游生物(如球石藻)和浮游有孔虫(具有钙质壳)显著减少,然而底栖有孔虫、硅藻、甲藻和放射虫(具有硅质壳)几乎没有反应。腕足动物的多样性显著下降,然而软体动物(不包括厚壳蛤),如双壳类和腹足类,随着时间的推移表现出微弱的下降。
具有钙质壳的生物的消失被认为是酸雨和海洋和湖泊化学成分改变的结果。然而,这种 сценарий 与两栖动物等脆弱动物的生存相矛盾。此外,许多双壳类动物、腹足类动物,可能还有棘皮动物(该类群的化石记录仍研究不足)——受钙质壳或板保护的生物——没有显示出显著的变化。
根据撞击假说,光合自养浮游植物通过形成休眠孢子在太阳辐射减少和温度下降的情况下幸存下来,然而放射虫在白垩纪-古近纪边界时期蓬勃发展,而这些生物并不产生孢子!
化石鱼类的记录显示,几乎90%的科都幸存了下来,如果我们假设食物链的基础——浮游植物——因撞击的后果而大量减少,这很难解释。奇怪的是,海洋顶级掠食者,如鲨鱼和大型爬行动物,经历了重大甚至完全的崩溃。
仅考虑一些类群,如浮游有孔虫、纳米浮游生物、腕足动物、菊石和大型海洋爬行动物,它们的衰落可以用撞击对地球海洋的表面影响来解释。然而,其他生物,如放射虫、大多数软体动物、棘皮动物和鱼类,在同一时刻和同一环境中蓬勃发展。在陆地领域也观察到同样的模式,一些类群遭受了重大损失,一些类群显示出衰退但幸存到古近纪,而一些类群根本没有变化。
总而言之,生物在白垩纪末期的反应表现出一种混合模式,很难用单一原因或撞击的普遍 сценарий 来解释。
一个主要问题是要确定所有这些不同类群在哪个时间段经历了衰退或完全灭绝。具有白垩纪-古近纪边界完整地层过渡的位置很少,大多数研究地点(特别是陆地沉积物)都位于北美,据推测受附近撞击的影响最大。现有的全球剖面仍然过于稀疏和零散,无法确定陨石是否是全球性和突发性大规模灭绝的唯一原因。然而,可能还有另一个例子,不如魔鬼的尾巴那么突出,可以重新评估过去撞击对地球生物圈的重要性(未完待续……)。
参考文献
ARCHIBALD, J.D. (1996):恐龙灭绝和一个时代的终结:化石说了什么 古生物学和地球历史系列的关键时刻。哥伦比亚大学出版社:240
PROTHERO, D. (2006):恐龙之后:哺乳动物的时代(过去的生命)。印第安纳大学出版社:384