我們的地球——二疊紀1(昆蟲時代)

二疊紀的時間段為2.99億年前到2.51億年前。在這段時間內,當西伯利亞大陸與世界上其他主要陸地結合在一起後,泛大洋產生了。犬齒交錯大型陸殼板塊——包括勞倫大陸、波羅地大陸和岡瓦納大陸——幾乎連接了兩級。生命史上最大規模的生物滅絕出現在二疊紀末期,原因可能是由於海平面急劇下降,導致淺海生物大量死亡。西伯利亞大路上大規模噴發的溢流玄武岩也可能會加速氣候變化。

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二疊紀地圖1

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二疊紀地圖2

1烏拉爾地區的形成 隨著分割西伯利亞大陸和波羅地大陸的烏拉爾海槽最終消失,兩塊大陸相撞,壓力擠壓大陸邊緣,摺疊並使之產生斷層,形成了烏拉爾山。烏拉爾山成型期間堆積的岩石層已含有古代似哺乳動物的化石而著名。

2岡瓦納大陸分崩離析 正當泛大陸形成結束之際,許多地塊開始從岡瓦納大陸上分離出來,一條活躍的洋中脊隆起,形成了新的海底。隨著二疊紀新形成的海洋不斷擴張,岡瓦納大陸邊遠的地區被推離大陸,以這種方式形成並向北移動的地塊,包括如今中國的西藏地區和馬來西亞等地。

3冰川作用 有充足的地質證據表明,在二疊紀中期全球變暖之前,石炭紀晚期和二疊紀早期之間的南方曾有過大規模的冰蓋。南美洲、非洲南部、南極洲和澳大利亞已發現有冰川堆積物的存在,這是著名大冰期留下的痕跡。

4涼爽氣候中的植物

在曾經組成岡瓦納大陸的現今陸地上,人們發現了二疊紀石層含有複合涼爽氣候條件的植物化石舌羊齒植物群。這一發現證明了如今的南美洲、非洲、印度、南極洲和澳大利亞當時都曾接近南極。

5卡魯盆地的沉積物 在二疊紀晚期,非洲南部卡魯盆地產生了大量的沉積物。這一時期內,該區域氣候涼爽,是許多種動物如哺乳動物的祖先的棲息地。卡魯盆地有許多河流,沖積平原,水道縱橫交錯,留下大量沉積物,為化石的保存提供了絕佳環境。

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現在的卡魯

6西海岸的形成 地塊不斷的往南、北美洲的大陸西部海岸上疊加,從而在二疊紀時期形成了勞倫大陸和岡瓦納大陸的西部地區。洋殼底部俯衝入這些大陸板塊的下方,形成的一條火山鏈。

7北美大陸的淺海 在二疊紀時期,淺海覆蓋著勞倫大陸(今北美大陸的主要構成部分)的內陸地區。這些海洋中的海綿和藻類形成生物礁,進而又形成德克薩斯州的西部大量的二疊紀灰巖。二疊紀末期溫度升高許多,淺海因爆曬乾涸。

二疊紀海洋無脊椎動物的主要門類仍然是䗴類(又稱紡棰蟲)、珊瑚、腕足類和菊石,但組成成分發生了重大變化。腕足類和雙殼類有了新的發展。各種鈣藻和海綿動物大量繁殖,在低緯度海區廣泛形成了生物礁。脊椎動物中軟骨魚類和硬骨魚類更加旺盛。陸生植物進一步發展,在晚期還出現了松柏類、蘇鐵類和銀杏類等中生代主要類群的先驅。兩棲類進一步繁盛,原始爬行類和昆蟲類相當繁盛,似脯乳動物的獸孔目爬行動物在路地上日益成為重要的角色。二疊紀以地球歷史上最大的一次生物滅絕事件而宣告結束

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二疊紀景象1

二疊紀是地球發展史上重要的生物礁形成時期。在前後持續了8000萬年的大冰期之後(最寒冷時期在距今2.8億-2.7億年前),全球溫度逐漸回暖,在低緯度地區,海水溫暖而清澈,生活在淺海的各種鈣藻和海綿動物大量繁殖,這些不起眼的生物本身含有很高的鈣質,其數量巨大,死後一層層沉積在海底,經過漫長的歲月,終於形成了厚厚的礁體 。

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二疊紀海洋

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二疊紀珊瑚復原圖

超級大陸泛大陸形成,為陸生動物的全球性擴張提供了有利環境。

二疊紀歐亞大陸南部和勞倫大陸與岡瓦納大陸南部相撞,形成泛大陸。這一事件對氣候和生命產生了巨大的影響,是全球環境發展的轉折點。石灰紀晚期在大陸上形成了冰蓋,隨著大陸朝著赤道北移而逐漸消失,泛大陸北部大片內陸氣候逐漸變得炎熱乾燥,而南部的內陸則仍然保持著涼爽溼潤。

植物的變化 隨著氣溫上升,石炭紀晚期的許多淺海和湖泊的水蒸發殆盡,在勞倫大陸上留下了大量的鹽礦物質沉積物。植物不可避免地要適應這種環境變化,石炭紀潮溼的成煤森林有賴於沼澤中潮溼的環境,因而在全球範圍內面積縮減,僅在中國、西伯利亞大陸和岡瓦納大陸的部分地區,如澳大利亞、印度和南極洲等較為潮溼的地方還存在著。隨著陸地變得乾燥,枝葉繁茂的石松和木賊都已被適應性更強的種子植物所取代。在北半球新生的針葉樹如羽杉等迅速蔓延,然而,隨著冰期到來,逐漸從較為涼爽的南半球消失,種子蕨舌羊齒開始成為主要的植物群。歐亞古陸北方植物群大區明顯地分為安加拉、歐美和華夏3個亞區,南方岡瓦納大陸的舌羊齒植物群區則和北方大區相對應。歐美區和華夏區植物群為熱帶-亞熱帶產物,安加拉和岡瓦納區植物群屬溫帶和溫帶偏涼環境。動物界的腕足類、珊瑚類和類等也有反映暖水和非暖水的地理分區現象,但其分佈的邊界和氣候條件與植物界並不完全一致。這種氣候分帶和生物地理分區現象,是影響生物演變和發展的主要因素之一。

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二疊紀森林復原圖

脊椎動物方面 脊椎動物的重要代表為兩棲動物的迷齒類和爬行動物。爬行動物雖然發生在石炭紀,但其首次大量繁盛是發生在二疊紀。爬行動物的杯龍目、盤龍目和獸孔目3個主要分類在二疊紀時均有存在。它們作為現代爬行類、鳥類和哺乳動物的先祖(或其近親),相當活躍地生活於南美和前蘇聯歐洲部分等內陸地區。

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二疊紀景象2

無脊椎動物 腕足類繼續繁盛,其中長身貝類佔優勢。軟體動物亦為重要組成部分,其中菊石類具有明顯生態分異,在相對侷限的華南與外高加索等陸棚地區有大的演化輻射,出現不少地方性類型。類、四射珊瑚在早期繁盛,至晚期逐漸衰減而至絕滅。牙形刺與末期相似,是發展緩慢的階段。苔蘚蟲類處於衰退期。介形類的速足目漸趨繁盛。三葉蟲趨於滅絕。昆蟲開始迅速發展,種類增多, 所以這個時代也被稱為昆蟲時代。

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二疊紀三葉蟲化石

古代哺乳動物的近親 早期四足動物一旦能夠下蛋,並且能在陸上地上孵化,就會迅速繁衍壯大。到了石炭紀時代,這些脊椎四足動物演化成了兩個分支,一支是爬行動物,另一支則是下孔類動物,後者最終演化成了哺乳動物。下孔類動物原先以“類似哺乳動物”的爬行動物著稱,然而他們並非真正的爬行動物。

有“背帆”的爬行動物 盤龍類爬行動物——如這隻發現於美國德克薩斯州的基龍,出現於二疊紀早期,他長長的脊椎骨延伸出的神經棘支撐著皮膚網,起著散熱傳導的作用。作為冷血爬行動物,它在早上將身體的一側迎向太陽,來使溫度升高,而降溫時則旋轉向風大的方向 。

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下孔類動物異齒獸化石

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異齒獸復原圖

自南非卡魯盆地二疊紀晚期的紅砂岩被發現之後,人們在其中找到了上百種獸孔類化石和上千種爬行動物、兩棲動物、魚類以及植物化石。其中包括多種獸孔類動物二齒獸,它們是一種長著兩顆大犬齒的動物。二齒獸包括長20釐米的無齒獸,它們棲息在螺旋形垂直的洞穴中;像豬一樣大小的水龍獸長著喙一般的硬口器;還有河馬般大小的食植動物,如啃氏獸。

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二疊紀景象3

哺乳動物特徵 在二疊紀一種被稱為下孔類的四足動物類開始發展壯大,於二疊紀末期從北半球向南半球遷徙因而分佈廣泛。有些下孔類動物開始演化出哺乳動物的部分特徵。其中一種稱為犬齒獸的下孔類動物,最終演化成恆溫動物,它們後裔中有最早的哺乳動物,而且一直存活到現今。犬齒獸類動物 從演化的角度看來,更有趣的是獸孔類動物犬齒獸。它們在二疊紀末期演化,到了三疊紀末期的變成了最早的哺乳動物。這些犬齒獸類動物,如原犬鱷龍都演化出了較短的尾巴,肘部向後彎曲,膝部向前彎曲更為強勁有力,牙齒也各不相同,表明它們與哺乳動物是近親關係。犬齒動物度過了侏羅紀大部分時期與恐龍共同生活在一起之後就滅絕了。

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犬齒獸復原圖

種子蕨類的葉子 這種名為舌羊齒的種子蕨植物已經滅絕了,它的葉子非常修長,在印度,澳大利亞、南非、南美洲和南極洲的二疊紀和三疊紀地層都有發現。長久以來,這一分佈特徵都被當作是這些陸地層曾組成超級大陸岡瓦納大陸的證據。

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種子蕨類葉子化石

濾食海綿 這塊造礁海綿發現於美國德克薩斯州,被稱為幻夢海綿,它的房室和碗豆般大小相互連通,能夠從兩側的小洞裡吸入海水而進而濾食。海綿的壁由海水中的白色的碳酸鹽構成。

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濾食海綿化石

二齒獸的蛋 這是部分已知最古老的蛋類化石,發現於非洲南部的二疊紀地層。人們認為,這些蛋來自類似爬行動物的獸孔類動物二齒獸。

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二齒獸的蛋化石

二疊紀的卡魯 現如今南非卡魯沙漠中有著大片半乾旱的灌木叢,與2.5億年前的二疊紀地貌非常相似。當時這片沙漠被類似哺乳爬行動物和原始爬行動物所佔據。二疊紀早期的盤龍在二疊紀晚期滅絕,並被更高級的一類下孔類動物獸孔類所取代。

牙齒 早期四足動物的牙齒簡單且相似。它們不能咀嚼食物,只會將食物撕爛,然後吞嚥下去,胃從未咀嚼的食物中榨取營養。但獸孔類動物開始演化出門齒,犬齒和象臼齒一樣的牙齒,表明他們的食物種類繁多,且在吞嚥之前會在嘴中咀嚼並初步消化。

泥盆紀晚期的魚石螈之後,兩棲動物迅速分化,並在古生代的最後兩個紀石炭紀和二疊紀達到極盛,這個時代也因此稱為兩棲動物時代。進入石炭紀出現了完全能在路地上行走的離片錐目和石炭蜥類。兩者出現的時間距離魚石螈相差2000萬到3000萬年。

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二疊紀景象4

離片錐目是原始兩棲動物重要類群,它們極度分化,種類繁多。在石炭紀二疊紀和三疊紀時期,非常繁盛。能適應許多不同的生活環境,包括淡水、半鹹水以及兩棲陸地和近岸的海洋。他們的化石記錄分佈廣泛,在每一個大陸上都有發現。

在石炭紀離片錐目包含了中等和大型的原始半水生生物,同時也存在一些較為進化的小型種類。後者像蠑螈,其中一些具有像今天的墨西哥蠑螈一樣的外鰓。石炭紀末期和二疊紀初期,離片錐目出現了幾類具有粗壯四肢和脊椎的類群。他們中的一些開始適應陸地生活,如巨頭螈,另外一些則是重型的半水生獵食者,如引螈,已知最大的兩棲動物普氏鋸齒螈就出現在晚二疊紀。這是一種產自巴西十分壯觀的兩棲動物,體長超過九米,體重可達三噸。乳齒螈是生活在三疊紀的大型兩棲動物,頭骨長度就超過一米,主要生活在水中。

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二疊紀景象5

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二疊紀景象6

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二疊紀景象7


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