古生態自然：小行星殺死了恐龍，但創造了亞馬遜熱帶雨林


圖片來源：Pixabay
恐龍和化石愛好者都很熟悉6600萬年前導致霸王龍和所有非鳥類恐龍滅絕的隕石撞擊。但人們通常忽略的是，那次撞擊的影響也摧毀了整個生態係統。一項新研究表明，當年的那些傷亡反而帶來了另一個非常深刻的影響，即地球上最壯觀的多樣化環境——南美洲亞馬遜熱帶雨林的出現。然而，由於人類活動（包括農業上的開墾耕地）的空前破壞，亞馬遜豐富的熱帶物種及其棲息地正麵臨著生存威脅。
這項新研究於發表在《科學》雜誌上。賓夕法尼亞州立大學的地球學家Peter Wilf說：“這項研究代表了星空体育官网入口网站的根本進步”。Wilf繼續說道：“作者證明了，恐龍滅絕也是新熱帶生態係統的一次大規模重啟事件，熱帶生態係統的進化從此走上了一條全新的道路，在該地區形成了如今非同尋常，多樣又壯觀，並受到嚴重威脅的熱帶雨林。”
Wilf補充道，這些見解“為保護熱帶地區現存的進化遺產提供了新的動力，這些遺產支持著人類的生命活動及數百萬種現存的生物。”
巴拿馬史密森尼熱帶研究所的古生物學家Carlos Jaramillo也是該研究的主要作者，他認同，隕石撞擊帶來的進化和生態效應，對現在由人類造成的亞馬遜熱帶雨林和地球上其他重要棲息地的迅速破壞有重要的影響。“我們可以將其與現今的情況關聯起來，”他說道，“因為我們也一直在改變地球的風貌，這種情況會永遠持續下去——或者至少持續很長一段時間。”


圖片來源：Carvalho et al., Science; 2021
現如今，熱帶雨林是地球上生命不可或缺的一部分。尤其是亞馬遜熱帶雨林，對整個地球的淡水循環和氣候調節發揮著至關重要的作用。然而，西歐和北美的古生物學家很少關注熱帶雨林的問題，他們隻關注溫帶地區的問題。許多專業的和業餘的化石研究者也傾向於忽略這些溫暖潮濕的地方，因為他們認為那裏的環境難以讓有機物質有足夠長的時間來形成化石。南方衛理公會大學的古生物學家Bonnie Jacobs說：“正是這些因素結合起來，致使我們嚴重缺乏熱帶地區的數據。”她參與撰寫了一篇以此問題為背景的論文，並與新研究一起發表在《科學》雜誌上。
如今科學家們已經知道了，隕石撞擊帶來的影響及後果（至少在溫帶地區），會因地區環境和距墨西哥尤卡坦半島奇虛盧撞擊坑的距離而異。比方說，新西蘭森林就相對毫發無損。但科學家們還不知道這件事如何改變了非洲的熱帶雨林，或者是到今天為止的南美熱帶雨林。
Jaramillo和論文的大部分合著者都來自哥倫比亞，他尤其想調查出自己國家熱帶雨林的進化起源。他還是個本科生的時候就在構思這項新研究，這項研究代表了近12年的努力成果。他說：“我們花費了很長時間，因為一切都是從頭開始的。”
因為整棵樹幾乎從來沒有在化石記錄中保存下來，所以Jaramillo和他的同事們轉向研究花粉和樹葉化石。花粉能夠長期保存完好，在化石記錄中廣泛存在。像樹葉一樣，不同物種的花粉形態各不相同，這有助於研究人員確認古時候這片棲息地生長的植物類型。
Jaramillo和同事們在哥倫比亞搜尋了隕石撞擊前，即晚白堊時期的53個地點的岩石，以及那之後1000萬年的古近紀時期形成的岩石。研究小組從這些岩石中，收集並分析了大約5萬個花粉化石和6000個樹葉化石，以解構形成它們的植物類型。最近，不同的研究結果都表明，接受更多光照的植物葉片具有更高的葉脈密度，以及更高含量的天然同位素碳13。研究人員研究了收集化石的特征，以拚湊出該地區曾經的森林結構。
他們的發現描繪了隕石撞擊後，生命的突然又災難性的毀滅——但同時也描繪了生命在數百萬年後鳳凰般的重生。作者確定的是，在隕石墜落前，南美洲森林以許多針葉樹木和明亮的開放樹冠為特色，支撐著下層茂盛的蕨類植物。此外，恐龍可能通過擊倒樹木和清除植被，在維持白堊紀森林中發揮著重要的作用。然而，在Chicxulub隕石撞擊的影響下，這個生態係統在短時間內發生了不可逆轉的變化。大火可能持續燃燒了數年，吞噬了南美洲南部的森林。根據作者的計算，連同森林所供養的許多動物，南美洲有45%的熱帶植物物種消失了。


圖片來源：《每日郵報》
這片森林花了600萬年的時間才恢複到了隕石撞擊前的生物多樣性水平，那些逐漸恢複的物種也和之前完全不同。豆科植物是第一批出現的植物，它們與細菌形成共生關係，能夠固定空氣中的氮，它們使之前貧瘠的土地營養豐富了起來。氮元素的流入，連同隕石灰燼中的磷元素，使其他開花植物在豆科植物旁茁壯生長，並取代了針葉植物。當開花植物爭奪陽光時，它們形成了濃密的樹冠，形成了我們今天所知的層狀亞馬遜熱帶雨林，其特點是叢林頂部覆蓋著繁殖力旺盛的植被，而底部則是深色林層。
洛杉磯拉布雷亞瀝青坑及博物館的古生態學家Regan Dunn（未參與這項研究）認同這項研究的發現，她認為這些發現不僅是揭示過去的關鍵，也是正確看待如今人類活動所造成的威脅的關鍵。她特別注意到作者的計算，即45%的植物物種在隕石撞擊後滅絕，因為“當前的估計表明，在未來的30年內，亞馬遜盆地至少也會有這麽多的植物物種將受到全球人類活動的威脅。”
“問題依然存在：人類活動的影響將如何永遠改變亞馬遜森林的組成與功能？”Dunn說道。
Jacobs說，這些新發現展示了，大規模的滅絕事件會如何改寫“所有事情的進程”。她還說，今天的我們，正處於另一個類似的事件進程中，但這一次的事件，是由單一物種引起的，而且全世界沒有一個地方能夠遠離這樣的“撞擊坑”，因為“人類無處不在”。
Jacobs說，然而，這一次與過去的大規模滅絕事件不同，“我們並非束手無策。”
撰文：Rachel Nuwer是一位自由撰稿記者。
翻譯：魏書豪
審校：郭曉
引進來源：科學美國人
本文來自：環球科學


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