一个中生代海洋场景 信贷:史密森机构

海洋通过时间

介绍

丹尼尔•霍尔
Brian Huber审查,史密森尼机构

海洋似乎是一个巨大而不变的景观,但现实是,在海浪下面的世界随着时间不断进化。作为陆地生物,人类在很大程度上不知道生命的大部分历史都发生在海洋中。事实上,在第一批生物走出水面之前,生命已经进化和改变了超过30亿年——这是地球存在的大部分时间。

最初的海洋生物是微小的,小到肉眼无法看到。后来,奇形怪状的生物占据了统治地位。即使是我们更为熟悉的生物,比如鲨鱼、鲸鱼和章鱼,它们的祖先也有着悠久而传奇的历史,与现在生活在海洋中的生物非常不同。一些物种在灭绝前存在了一个地质时期,而另一些物种则慢慢适应了变化的海洋。进化需要时间,当海洋变化太快,物种无法做出反应时,全球范围内就发生了大规模灭绝。这种情况已经发生了五次,可能还会再次发生。

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前寒武纪的时间线
(史密森机构)

地球形成后不久,就与我们今天所熟悉的行星大不相同。在地球婴儿期,也就是太阳系开始形成的时候,地球表面不断受到巨大的小行星和彗星的撞击,其直径约超过120英里(200公里)。在最初的5亿年左右,环境非常不稳定。

哈维亚的第一个海洋

这是对太古宙时期海洋景观的艺术描绘。
火山和侵蚀在35亿年前雕刻了地球。在近75%的地球历史中,生命是由没有细胞核的单细胞微生物(原核生物)组成的。 (《太古代世界》/彼得·索耶)

在小行星和彗星轰炸之间,科学家认为足够的时间通过蒸发的水来冷凝并定居在地球的表面上。根据最近的科学研究,古代海洋可能在地球形成后100万年,大约44亿年前覆盖整个地球。科学家通过发现围绕这次约会的古代锆石晶体来知道这一点。这些晶体可以抵抗将熔化和破坏大多数其他岩石的温度,并且在澳大利亚发现的子集具有特定的化学,表明通过沉积过程中的沉积过程形成的晶体 - 科学家推断出古代海洋地面。

太古代的微生物

第一个生命形象至少出现了至少35亿年前。这些是简单的单细胞微生物,可能居住在水热通风口附近,热水从地壳下方喷出的地方,并从下面带有矿物质。它来自这种富含矿物的水,微生物获得能量。此时的气氛不含任何氧气。相反,它由甲烷,二氧化碳和硫化氢 - 气体组成,通过火山喷发从冷却星球排出。没有氧气,微生物最有可能使用硫产生能量。当今海洋中的水热通风口附近的微生物仍然进行类似的化学反应,以获得阳光不存在的能量。

23亿年前出现了一种能够将阳光转化为可用能量的细菌。在这个过程中,形成了气态氧。这种被称为蓝藻细菌的蓝绿色微生物很可能是第一个光合生物——它是地球生命故事中的一个游戏规则改变者。数百万年来,由于蓝藻细菌和其他光合生物的存在,氧气继续在大气中积累。正是这些氧气让复杂的生命在接下来的千年里茁壮成长。

一串蓝藻
这种被称为蓝藻细菌的蓝绿色微生物可能是第一个光合生物。 (阿贡国家实验室)

世界成形

到6亿5千万年前,第一个超大陆——罗迪尼亚——形成了。目前还不清楚罗迪尼亚岛究竟有多大,但它的核心陆地很可能就是现在的北美。如今人们熟悉的大陆形状和位置并不相同——亚洲和非洲被分割成碎片,南极洲与印度和澳大利亚相互碰撞,美洲被扭曲成无法辨认的形状。大陆的两侧分别是泛太平洋和泛非大洋。

埃迪卡拉的复杂生命

第一个有记录的复杂生命形式出现在大约5.6亿年前,尽管它们与我们今天所熟悉的生物非常不同。许多是软体动物,只有少数管状生物有坚硬的外鞘。在一些地方,蕨类植物的森林覆盖在海底,但由于它们生长的深度超出了光能到达的范围,它们通过直接从水中吸收营养物质,如碳,而不是通过光合作用来获取能量。不像现在的滤食性无脊椎动物,如海鳃,这些埃迪卡拉植物的叶子可能没有消化器官,而是直接吸收简单的分子,就像细菌一样。他们也很可能没有留下后代。

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其他生物依靠覆盖在海底的厚厚的微生物层作为能量来源。最初的动物饱餐了这种稠密的哑光微生物。有些是不知名的穴居动物,人们只知道它们留下的足迹,它们从漫无目的的漫游者进化成有组织的觅食路线的熟练消费者。其他被认为是动物早期祖先的生物具有两侧对称,这意味着身体的左右两侧互为镜像。Spriggina通常与晚些时候的节肢动物相比,就像三叶虫一样。最早确诊的动物,狄更逊水母沿着海底移动,定期停车在一个地方,消耗微生物,一旦该点变得耗尽,搬到了更丰富的地方。其他,Kimberella它有一个用来把微生物耙到自己身上来喂养的长鼻。这些生物让人有点熟悉,但埃迪卡拉最独特的生物之一是Tribrachidium。它有三个螺旋臂,卷起圆盘。三边对称,今天的稀有性是埃德加伦生物的一个共同特征。

古生代

古生代时代的时间表
(史密森机构)

从太空看,古生代的地球是一个陌生的世界。在这一时期,海水淹没了大陆,并多次后退。在古生代早期,劳伦西亚、西伯利亚和波罗的海三个小大陆与冈瓦纳超大陆的其他部分分离,并在两者之间形成了拉皮托斯海洋。在奥陶纪,大陆继续漂移,到志留纪,波罗的海与劳伦西亚相撞,形成了今天的阿巴拉契亚山脉。这个新的大陆被称为欧洲大陆,以及三个新形成的海洋,Iapetus, Rheic和古特提斯,横跨较小的大陆和冈瓦纳。到古生代末期,泛大陆开始形成。欧亚大陆撞上冈瓦纳,导致许多低洼海域干涸。环绕着整个大陆的泛太平洋覆盖了地球的其他部分。奥陶纪开始在陆地上生长植物,志留纪开始在陆地上生长无脊椎动物,泥盆纪晚期开始在陆地上生长脊椎动物。这些早期的陆地动物类似两栖动物,最终在这个时代末期出现了爬行动物。

寒武纪大爆发

寒武纪时期发生了大约542-488万年前,包括最大的进化爆炸在地球的历史。一些研究人员认为,这是由于气候变暖、海洋中含氧量增加以及广泛的浅水海洋栖息地的形成等因素共同作用的结果。这种环境是繁殖新动物的理想环境,包括那些比它们的祖先更大、体型更复杂、生态环境更复杂的动物。世界上第一批捕食者开始从上面扫描海床或隐藏在海底的沉积物中作为伪装的伏击者。在海底,被称为“古ocyatha”的海绵状生物在密集的土堆中生长,成为海洋中大量的珊瑚礁建造者。虽然第一个有壳的生物出现在埃迪卡拉纪,但到了寒武纪,这种身体特征变得更加普遍,并被证明是对抗饥饿的捕食者的重要防御机制。这些生物中有许多是在伯吉斯页岩,加拿大崎岖的地区,占寒盆时代化石的大押金

从寒武纪时期渲染水下海洋场景,包括节肢动物,环形和其他动物。
所有现代动物的基本体型都是在五亿四千二百万到四亿八千八百万年前的寒武纪时期确定的。 (史密森机构)

第一个捕食者

在寒武纪期间,漫游海洋的最大和最可怕的捕食者是异常的。最大的完整标本的速度长达3英尺。一些异常的异常剂使用两种卷曲的附属物来捕获它们的猎物并将其卷绕在锯齿状牙齿的方形环上。他们还将使用压碎的钳口来撕开诸如TriLILOBITE等硬生物的保护盔甲。但与许多亲属不同,一个人的异常似乎似乎是一个顶点捕食者。就像鲸鲨和今天的鲨鱼一样,大虾的生物叫做Tamisiocaris Borealis.是一种滤食性动物,可能是最早生活在海洋中的动物。科学家们认为,它头上的羽毛状结构是用来耙海洋中的浮游生物的。这些附属物有间隔很细的刺,再被更小的刺分开,这将形成一个有效的陷阱,捕捉小型浮游生物。

已知的第一个滤食性动物是一种大型的虾状生物,叫做北方塔米蟹。它头上的羽毛状结构被用来耙海中的浮游生物。
已知的第一个滤食性动物是一种大型的虾状生物,叫做北方塔米蟹。它头上的羽毛状结构被用来耙海中的浮游生物。 (布里斯托大学Bob Nicholls)

另一个强大的捕食者,Hurdia维多利亚已经绰号Tyrannosaurus雷克斯寒武纪的由于其尺寸相对较大。虽然它从未达到最大的异马诺拉米的大小,但一些标本达到50厘米(大约20英寸),这是大多数动物大多数作为指甲大多数大的时间大。它的猎物由三叶虫和其他较小的动物组成,在海底上爬行。但并非所有掠夺者都从上面追踪他们的猎物。古蠕虫Ottoia prolifica住在海底下方的一个自建的U形的家中。从那里,Ottoia prolifica伏击猎物,它会头朝下地吞下猎物。它的猎物大多是与软体动物有亲缘关系的小甲壳动物,也有蠕虫,尽管有证据表明它们有时会自相残杀。

一种背上长刺的类似蠕虫的古老生物
allucigenia sparsa它的背部有像豪猪一样的尖刺。 (玛丽帕里兰,史密森尼机构)

尽管世界上第一个掠夺者的适应性令人印象深刻,但那些很快就开发了自己的防御行为。allucigenia sparsa它的背部覆盖着类似豪猪的尖刺,这是抵御饥饿颚的有效方式。Opabinia.采取了不同的方法并不断发展五个蘑菇般的眼睛允许它看到从许多方向接近的捕食者。另外,其分段部分是充满了流体为了更灵活,一个重要的特征,以避免捕获。

三叶虫的故事

也许在寒武纪出现的最著名的生物是三叶虫。三叶虫是昆虫、螃蟹和蜘蛛的近亲,生活在寒武纪和古生代末期之间,距今约2.52亿年前就灭绝了。它们繁衍生息,身体结构分节,很容易修改和改变,很快就主宰了海底。似乎没有办法捕捉食物超出了三叶虫可以做的范围,捕食,清除,过滤喂养,甚至形成与细菌的共生关系是至少一种物种使用的所有进料方法。

许多不同的三叶虫
这是一些有趣和美丽的三毛石形状的小样本。通过适应轻松修改其分段的机构计划。 (史密森机构)

也有证据表明三叶虫是群居动物,它们像大篷车一样在海底迁徙,在大规模的蜕皮活动中聚集在一起,集体脱掉坚硬的外骨骼。其中一种甚至有一个三叉戟“叉”从它的头部突出,被认为是吸引异性的装饰品。当下颚和隐秘的掠食者开始出现时,它们简单的身体结构被证明很容易成为掠食者的食物,但三叶虫适应得很快。有些会像虫子一样蜷缩起来,它们的部分连在一起就像一把锁和钥匙。另一些则长出了多刺的刺,这使得探测下颌很难抓住和咬人。在沙子和泥土下面挖洞是另一种隐藏策略。

古生代期间的生活

有鱼和大“海蝎子”的珊瑚礁场景
在这里,两种橡皮肉在礁石中游泳。 (史密森学会朱利叶斯·科索托尼)

纵观地球的整个存在过程,生命的爆炸和灭绝常常从全球变化中得到启示。奥陶纪的生物多样性翻两番也不例外。在这一时期,大部分大陆陆地是冈瓦纳超大陆的一部分。通过板块构造运动,冈瓦纳逐渐向南移动,直到到达南极。与此同时,地球上温和温和的温度使冰变冷,形成了巨大的冰川,海平面下降,因为形成冰的水大部分来自海洋。

石炭纪海底的蜗牛
这些蜗牛在石炭纪的海床上游荡。 (史密森机构)

在奥陶纪,大多数海洋生物仍然缺乏主干。相反,生命依靠坚硬的结构,比如贝壳,来保护它们免受捕食者的攻击。三叶虫被坚硬的外骨骼包裹着,仍然是主要的海底生物。蛤蜊形成了左右两半的双壳系统腕足类,一个鲜为人知的炮轰无脊椎动物,进化的顶部和底阀,并占据了泥泞的底部。

一群鱿鱼和菊石藏在海百合的森林里
在海百合的手臂之间,在圆木下面,是一群头足类动物。 (史密森学会朱利叶斯·科索托尼)

捕食者也需要坚硬的外部骨架。一群节肢动物的欧巴肌腱是一些最可怕的掠夺者,并且可以长达六英尺(2米)。长尾尾巴以尖峰结束,它们通常被称为“海蝎”。虽然今天的头部opalopods是被鱿鱼和章鱼等软体生物所知,但该组开始被剥离生物。他们的简单壳进化成复杂的螺旋,如鹦鹉螺仍然使用的螺旋。没有许多脊椎动物竞争,头部是掠夺者。

尽管第一批脊椎动物在这一时期出现,但直到数百万年后,它们才开始统治海洋。生活在奥陶纪的脊椎动物是一种没有颚的鱼,被称为介形虫,身体上覆盖着保护板。

一群鱼,包括一条鲨鱼,在海百合的森林里
石炭纪的几条鲨鱼。 (史密森学会朱利叶斯·科索托尼)

虽然它们现在大部分生活在深海中,但在寒武纪到二叠纪期间,海百合森林覆盖了部分海底。因为它们美丽的、有羽毛的手臂而被称为海百合,这些生物是现代海星和海胆的表亲。当它们密集生长时,它们为其他生物创造了一个受保护的、多样的生态系统作为家园。但与陆地上森林中的树木不同,海百合不是植物。无脊椎动物通过它们的手臂捕捉飘浮的颗粒来进食。在海百合遍布的森林里,争夺食物的竞争非常激烈,所以它们进化出了各种高度的茎,使它们能够在海底以上不同的高度捕捉食物。它们的茎部经过改造,以便将动物安全地固定在柔软的沉积物中。海百合在社区中是相对的摩天大楼,有时高达两米(6.5英尺)。海百合群落中,有花边荆棘位于较低的楼层。在它们下面,有大量的腕足类垄断泥泞的底部。由二叠纪,鲨鱼在海百合类的森林上面,更小的硬骨鱼类和带壳头足类动物在海百合类的梗枝间穿梭。

在大约2.6 - 2.9亿年前的二叠纪时期,海洋中游动着一种独特的掠食者,叫做鲨鱼螺旋桨。这条鲨鱼有一组螺旋状的牙齿,像一个圆锯,不像其他鲨鱼。它是如此独特,以至于时至今日科学家们仍不确定这些牙齿是如何位于鲨鱼的下巴内的。另一种掠食者,盾皮鱼,是一种身体上覆盖着骨板的鱼。没有牙齿,它用覆盖下颚的颚板的锋利边缘来切开猎物。虽然盾皮动物最初非常成功,而且种类繁多,但它只存在了5000万年,而鲨鱼,起源于类似的时期,一直延续到现代。

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二叠纪灭绝

地球历史上最大的灭绝是二叠纪大灭绝,大约发生在2.52亿年前。科学家估计,90%的海洋物种在大约6万年的时间里消失了。物种灭绝是对地球大气剧烈变化的反应。大规模的火山爆发,跨越了数百万年,从地球内部喷出了二氧化碳和有毒气体。随着气体的积累,温度迅速波动,氧气水平急剧下降,海洋因酸雨变得更酸。挡住太阳的火山灰最初导致地球温度骤降,但熔岩很快烧毁了煤炭沉积物,释放出温室气体二氧化碳到大气中,导致温度升高。

二叠纪末期的大灭绝大大减少了地球上生命的多样性。一些种群灭绝了,而另一些种群中的少数物种幸存了下来。曾经在二叠纪多样化的海胆遭到了灭顶之灾,只有一种海胆幸存了下来。菊石也受到了重创。但少数幸存下来的动物成为了最具多样性的掠食性头足类动物。

中生代

中生代的时间线
(史密森机构)

与今天的地球相比,中生代的世界是一个既陌生又熟悉的地方。在这个时候,盘古大陆分裂了,巨大的潘萨萨洋分裂成多个盆地。特提斯洋将亚洲从陆地的其他部分分开,大西洋开始形成。当时的世界是温暖的,阻止了巨大冰盖的形成,这导致了从侏罗纪到白垩纪的全球海平面上升。

海洋爬行动物

有几种海洋爬行动物在浅水区游泳
三叠纪时期的许多海洋爬行动物看起来像巨大的、有鳞的蝾螈。在这里,一个Paraplacodus搅动海床,寻找双壳类动物为食。 (史密森学会朱利叶斯·科索托尼)

在大型哺乳动物出现之前,爬行动物统治海洋。在中生代,恐龙在陆地上漫步的时期,许多这些大型动物是海洋食物链中的顶级掠食者,以鱼类、头足类动物、双壳类动物为食,甚至彼此之间都是如此。这些爬行动物的最值得注意的是ICHThyosaurs,PlesioRs,Mosaurs和海龟。虽然他们生活在与恐龙相似的时间,但海洋爬行动物不是恐龙,因为他们从不同的祖先演变。事实上,海洋中的许多爬行动物都只是彼此远方相关。虽然Mosaaurs从陆地蜥蜴,但透明度,Ichthyosaurs和乌龟的演变,每个人都有自己的独立进化谱系。

乍一看,鱼龙和现在的海豚很像。但鱼龙不是哺乳动物,也不是鱼,它们是爬行动物。就像鲸鱼和鲨鱼适应了相似的身体计划以最大限度地提高游泳效率一样,鱼龙进化出了适合游泳的流线型身体。大约2.5亿年前出现的第一批鱼龙,有着水平延伸的尾巴,并且像鳗鱼一样通过摆动整个身体来游泳。但随着它们进化出类似于现在的金枪鱼的新月形大尾巴,它们开始只用尾巴扇动来推动自己。这种转变表明鱼龙很可能一开始是沿海居民,然后逐渐在开阔的海洋中生活。和大多数化石生物一样,很难准确评估它们吃什么,但一些化石食物的发现表明它们以鱿鱼和小鱼为食。

两个猎蛇颈龙
许多贫困人士都是咄咄逼人的伏击。 (史密森学会朱利叶斯·科索托尼)

在19世纪初,玛丽安宁是一位年轻的古生物学家发现了一个奇特化石。事实证明,这是第一个发现的渗透率。这些爬行动物由它们的四个鳍肢和(最多)延长颈部。在协调运动中,四人脚蹼会同样的推动蛇颈龙向前游,这是动物王国中独一无二的游泳方式。虽然有四种像海龟这样的鳍状动物存在,但这些动物主要是用前鳍来推进,用后鳍来控制方向。大多数蛇颈龙都是掠食者。有些可能在海底觅食,而另一些可能在海底觅食积极伏击他们从下面的猎物,就像今天的大白鲨一样。

古代海洋生物在波浪中嬉戏
在大型哺乳动物出现之前,爬行动物统治海洋。在中生代,恐龙在陆地上漫步的时期,许多这些大型动物是海洋食物链中的顶级掠食者,以鱼类、头足类动物、双壳类动物为食,甚至彼此之间都是如此。 (史密森机构)

沧龙是中生代相对较晚出现的恐龙。当鱼龙、蛇颈龙和海龟自三叠纪早期开始统治时,第一个沧龙直到白垩纪晚期才出现,大约9900万年前。但在很短的时间内,他们很快就分散了。有些恐龙长出了球根状的牙齿,用来击打牡蛎状的双壳类动物,而另一些恐龙长出了剃刀状的牙齿,可以刺穿和撕碎更大的猎物,包括其他沧龙。大多数生活在浅水区,但也有一些,比如Tylosaurus.他在遥远的近海旅行,潜入更深的地方。在包括南极洲在内的各个大陆上都发现了沧龙化石,这表明它们生活在全球各地。和海洋中的恐龙和其他爬行动物一样,沧龙在白垩纪末期灭绝了。

在白垩纪时期出现的第一个全面的海龟,在145至6600万年之间的时间持续时间。12200万年前,他们类似于我们今天熟悉的海龟。最大的,Archelon,从头到尾长达15英尺。

一只古海龟与一只沧龙和古老的头足类动物一起游泳

第一批完全的海龟出现在白垩纪。12200万年前,他们类似于我们今天熟悉的海龟。

(史密森机构)

食物链的最底层

在中生代,现存的许多浮游生物都进化了。颗石藻,一种具有碳酸钙骨骼的微型浮游生物,在白垩纪时期尤其丰富多样。颗石科动物死后在海底堆积,形成石灰石和白垩。在英国多佛,由上万亿的白垩纪骨骼组成了著名的白崖。石油也来自于死去的浮游生物,这些浮游生物在海底堆积并被掩埋了数百万年,但这些浮游生物缺乏外壳。在侏罗纪和白垩纪,世界上60%以上的石油都是微小的海洋浮游生物。

古老的珊瑚礁

在三叠纪中生代初期,海洋的珊瑚礁受到了二叠纪大灭绝的严重打击。新的、多样化的海底生态系统花了数百万年的时间才进化出来。欧宝体育稳不稳到了侏罗纪时期,海底再次繁荣起来,但珊瑚礁的组成与我们今天想象的珊瑚礁不同。目前,珊瑚是一种以造礁而闻名的生物。它们在古生代的不同时期也相当丰富,在泥盆纪形成了广泛的珊瑚礁。而是1亿年前在恐龙的鼎盛时期,大多数的珊瑚礁是由软体动物叫rudist蛤。就像现代的蛤蜊一样,鲁德蛤蜊也是双壳类,两个壳(或阀门)在铰链上连接。但它们看起来不像现代蛤!一个主要的鲁德主义者群体长得笔直,就像大冰淇淋筒直立着一样。底部的阀门固定在海底。只有上面几英寸在沉积物之上。第二种主要的鲁德主义者喇叭状的贝壳它们平躺在海底,防止强劲的洋流把它们翻过来或冲走。

一幅描绘了一亿四千五百万至六千五百万年前海洋生物的水下场景图,当时的原始蛤是主要的珊瑚礁建造者。
在恐龙的全盛时期,陆生蛤是主要的珊瑚礁建设者。 (史密森机构)

为了生存而进行军备竞赛

中生代的海洋是繁荣的生态系统结构很像现在存在的生态系统,浮游植物欧宝体育稳不稳构成食物网的基础,大型食肉动物在顶部。在侏罗纪和新生代,较高的海平面创造了大面积的浅海,在那里有牙齿的鱼类、爬行动物、鸟类和会飞的翼龙跟踪它们的猎物。最早的硬骨鱼是具有能动颚的鱼类,它们进化出张大而灵活的嘴巴,能够有效地吞咽猎物。肉食性鱼类等Xiphactinus是晚白垩纪海洋中数量最多的掠食者但这并不意味着其他生物是无责任的。刺,尖峰和厚壳进化以阻止饥饿的捕食者,又转化的牙齿,爪子和喙,甚至吞咽猎物。

两种食肉鱼攻击鸟类
肉食性鱼类等Xiphactinus是晚白垩纪海洋中数量最多的掠食者 (史密森学会朱利叶斯·科索托尼)

Cretaceous-Paleogene灭绝

大约6600万年前,一颗直径6英里的小行星撞击了地球表面,造成了海啸、酸雨、野火和全球变冷。随着这样灾难性的变化,许多物种在世界范围内灭绝了。这是最著名的灭绝之一,因为它导致了恐龙的消失,被称为K/Pg灭绝。

这个小行星碰撞的影响是全球性的。在当天墨西哥的小行星的影响点附近,冲击波将消除任何生命。浅滩下的岩石在小行星击中的浅滩下,将瞬间蒸发并扔进大气中,在那里它将充当面纱并阻挡太阳。来自汽化岩石的硫磺制成酸雨,这可能杀死珊瑚和大多数浮游生物用石灰制成的壳。生活在这种冲击区之外的生物不会立即死亡,但随着他们的生态系统崩溃,它们太丧失了。欧宝体育稳不稳沿海地区被巨大的海啸摧毁,冒着远离内陆的海啸。增加的热火引发野火,遭受蹂躏的森林和平原。烟灰云变暗了天空。

这是一幅6500万年前海洋景象的渲染图,当时一颗小行星坠落地球,引发了一场大灭绝事件。
这种渲染在白垩纪结束时显示了生命,之前6.2英里(10公里)小行星的影响在陆地和海洋上触发了大规模灭绝。 (史密森机构)

由于灰尘和煤烟滞留在大气中,它们阻挡了来自太阳的热量,地球的温度下降。没有阳光,许多陆地上的植物和海洋中的浮游植物可能会死亡。没有这些食物来源,全球的生态系统就会崩溃。欧宝体育稳不稳菊石、大型海洋爬行动物、蛤和许多种类的浮游植物在海洋中受到了特别严重的打击。

然而,生活持续存在。小行星碰撞后一些有机体开始卷土重来。k / pg灭绝清除了新谱系茁壮成长的方式。哺乳动物曾经小而且啮齿动物,利用恐龙的灭绝并在新的方向上进化,一些谱系最终会产生今天在海洋中生活的鲸鱼,海豹和海洋。

新生代

新生代时代的时间表
(史密森机构)

K/Pg大灭绝标志着中生代的结束和新生代的开始,也就是我们现在生活的时代。在新生代初期,世界上的大陆和海洋盆地与今天的大陆和海洋盆地非常相似,尽管大陆一直在变化。

将盘子

大约3400万年前,由于构造板块的变化和大气中二氧化碳的减少,海洋温度急剧下降。随着南美洲和澳大利亚从南极洲分离出来,洋流戏剧性地改变和影响了全球的海洋食物网。哺乳动物迅速多样化,在冰冷的海水中进化出新的觅食、移动和保暖方式。

后来,一个看似很小的土地分界线出现,再次改变了全球循环。在新生代的大部分时间里,太平洋和加勒比海之间存在着一条航道,使海水和物种能够在它们之间流动。在上新世,当太平洋板块与加勒比海和南美板块相互碰撞,巴拿马地峡开始形成时,一切都改变了。这种构造碰撞导致了火山活动,并形成了从北美延伸到南美的山脉。这导致了气候变冷和大陆冰盖的增长,尤其是在北半球。由此造成的海平面下降进一步扩大了巴拿马大陆桥。

由于加勒比海与太平洋隔绝,大西洋变得略咸一些,墨西哥湾暖流加强,将赤道的温暖海水推进到北部。今天,大西洋的盐水是全球海洋环流的主要引擎。欧宝体育稳不稳生态系统也对航道的关闭做出了反应。由于与太平洋营养丰富的水域隔离,加勒比物种需要适应。这一障碍导致了新物种的产生,如太平洋歌利亚石斑鱼和大西洋歌利亚石斑鱼。加勒比海域营养物质的缺乏导致了我们今天看到的珊瑚和藻类的高度多样性。一些物种能够做出调整,但其他的就没那么好了。

哺乳动物的统治

它也是在此期间,世界真正的巨人是。最大的动物居住在地球上是蓝鲸。但要如此大,所以需要一个特殊的情况。Bealeen Whales并没有开始真正大,直到大约530万年前,在中新世与市中心之间的过渡。科学家认为这是对海洋环境变化的回应。大约300万年前地球的杆子和温带温带纬度被冰块覆盖。这是一段时间,其中有很高的季节性,冰会一直融化并再次冷冻。每次冰川熔体都是来自内陆土壤的营养成分,淹没在海洋中,并在沿海地区的高营养素造成口袋。

一种类似河马的生物在水下游泳
这是一个艺术家对tabatai古悖论的演绎,一种中新世的溶藻风格 (Nobu Tamura)

冰冷的景观也创造了强风,推动了水和创造了升起的口袋,就像风的驾驶如何在今天加利福尼亚州的海岸上升。此外,随着世界上的水冻结在冰架中,海洋变得咸。反过来,这使得大型海洋电流从海洋的深处带来了营养丰富的水。结合组合,这些因素创造了一个斑驳的海洋,其中营养素的植物被分开了数英里的食物沙漠。鲸鱼进化了巨大的身体,不仅存储大量的能量,而且还要向抛开水以进行有效的长途旅行。

与此同时,巴比鲸在饲喂小甲壳类动物的巨大比例中,另一个海洋哺乳动物Desbortylia在浅滩上放牧在海带和海草上。这四条腿的鹅口疮生物跨越海洋和陆地环境,就像今天的海豹和海狮一样,但是用脚而不是脚蹼。在他们消失的中间的中间。他们是海洋哺乳动物完全灭绝的唯一秩序,它可能是因为海牛和海牛更适合水下生命,并为食物脱颖而出。

一只古老的鲸鱼在海藻林中觅食
栉鲸是一种生活在新近纪秘鲁和智利海岸附近的鲸鱼。 (史密森学会朱利叶斯·科索托尼)

人类与海洋——人类世

剥削

大型海洋动物的灭绝似乎是一个现代悲剧——然而,人类已经在相当长的一段时间内杀死了许多物种,“恒星”的海牛的消失就是一个完美的例子。

恒星的海洋母牛是当今海运和儒艮的相对,曾经住在一个跨越日本的地区,穿过白云海峡,并向Baja半岛。它们是巨大的生物,长达30英尺(9米),长达10吨。在1700年代中期的探险期间,自然主义者和探险家Georg Stellar命名,海洋牛在正式命名后幸存下来,直到1769年才幸存下来。虽然猎人猎物后追捕,但海洋牛的失去可能是捆绑的对另一个追捧的海洋哺乳动物的消失,是海獭。海胆的贪婪消费者,海獭控制了乌斯克林的人口。但作为俄罗斯和阿雷猎人开始利用海獭的毛皮,海獭人口暴跌。没有捕食者让他们保持检查,核素种群爆炸。海胆吃海带,就像海奶牛一样。因此,随着饥饿血管大量的饥饿血管,很可能是海奶牛饿死了。

捕鲸者用鱼叉叉捕露脊鲸
在这幅1856年柯里尔&艾夫斯的版画中,捕鲸者用鱼叉叉住了一条露脊鲸。 (国会图书馆)

恒星海牛并不是唯一一种被人类灭绝的海洋生物。在19世纪,在北方航行的渔民和捕鲸者屠杀了成千上万的不会飞的大海雀,以提供船上的食物,然后1844年,这个物种灭绝了。日本海狮和加勒比海僧密封是由于人类剥削而丢失的其他动物。

今天

今天,海洋不断受到人类的影响。海岸线和过度捕捞的发展导致生物多样性造成重大损失。径流,溢油和塑料废物的污染以惊人的速度杀死物种。汽车和发电厂的碳排放,提供电力导致我们的大气层变暖,然后是融化冰川并导致海平面上升。海洋电流也在响应更幸运的温暖水。过量的二氧化碳溶解在水中并产生更多的酸性海洋。

随着世界在地质时间经验丰富的速度下变化,重要的是要理解和反思过去的改变程度的影响。一阵变化的世界往往导致大规模灭绝,在某些情况下,它需要数百万年的生态系统来反弹,而且它们从未相同。欧宝体育稳不稳海洋将继续存在 - 所有生活中的所有生命都不会消失,但海洋中的第六次灭绝对人类来说是非常困难的。

Midway Atoll,这些照片被拍摄,距离最近的土地超过2,000英里。
Midway Atoll,这些照片被拍摄,距离最近的土地超过2,000英里。 (克里斯·乔丹)

在史密森尼亚

一个无价的收藏

Smithsonian的国家自然历史博物馆拥有世界上最大,最重要的动物化石集合之一。这些不是,正如你可能期望的那样,恐龙化石。令人惊讶的是,你会在无脊椎动物收藏中找到它们 - 柔软的生物的家,这几乎没有僵化:奇怪,稀有,珍稀,储存的海上有机体伯吉斯页岩。这些有5.08亿年历史的寒武纪化石是在100年前由当时的史密森尼学会主席查尔斯·d·沃尔科特发现的。从1909年开始,沃尔科特在加拿大落基山脉的伯吉斯页岩地区收集了约65000个标本,该地区有大量保存下来的寒武纪化石。在过去的一个世纪里,科学家们一直在继续研究这些惊人的化石,为了解地球上生命快速多样化的复杂而迷人的历史打开了新的窗口,这一历史被称为“寒武纪大爆炸”。博物馆今天有两个关于伯吉斯页岩的展览:一个在戴维·h·科赫化石大厅,另一个在Sant Ocean Hall.

一个古老节肢动物的化石
Marella Splendens是一个在寒花期间生活的节肢动物。它是Burgess Shale最常见的化石。 (史密森机构)

研究

介形虫和灭绝

在一个不断变化的世界里,一些物种是赢家,在新环境中茁壮成长,而另一些物种无法应对,最终灭绝。但是是什么决定了赢家和输家呢?对一些人来说,这是一个有正确的解剖结构的问题。介形虫,一种小型虾状生物,卷曲生活在贝壳状的外壳中,有一个显著的解剖特征。与身体其他部分相比,雄性的阴茎非常大——大约是它们身体大小的三分之一。但是,虽然体型在短期内可能有助于吸引伴侣,但从进化的角度来看,它也有它的缺点。史密森学会的科学家玛丽亚João费尔南德斯·马丁斯和吉恩·亨特已经确定,拥有更大阴茎的介形虫物种灭绝的速度比那些拥有更小阴茎的物种快得多。通过研究介形亚纲动物它们生活在6600万到8400万年前,他们确定阴茎较大的物种灭绝的速度是阴茎较小物种的10倍。另一种看待它的方式是通过时间。拥有小阴茎的介形类动物平均存在了1550万年,而拥有大阴茎的物种只存在了160万年。对介形类动物的研究旨在揭示更大的进化趋势。两性之间的视觉差异并不罕见(想想孔雀的羽毛和驼鹿的鹿角),通常当有一个更大的鹿角架或更亮的羽毛吸引雌性时,这可能对雄性的整体生存是有害的。这项研究表明,具有较大装饰的物种可能更容易灭绝。

浮游生物线索

研究员Brian Huber研究了微观化石,了解过去的气候。具体而言,他研究了Foraminifera化学中的线索,一种单纤维的生物,即在海洋水柱中漂移,坐在海底的底部。这种微观生物如何向我们通知我们过去的气候的秘诀在于壳牌。Foraminifera有一个复杂的壳,它们从水中的分子中构建。该壳由碳酸钙制成,随着Foraminifera构建其外壳,它需要来自水的氧分子以产生化合物。氧气根据水的温度具有不同的特征。一些氧分子比其他氧分子更重,其岩石核心的产物。较轻氧气的大量氧气的比例使科学家能够确定花瓶内壳的温度是什么。通过研究Foraminifera的壳化学,通过时间的推移科学家可以看出温度如何变化。例如,来自白垩纪的壳表明,南极海面是26至32℃(79至90度)的燃烧室。

鲸鱼的进化

从在阿塔卡马沙漠挖掘鲸鱼骨骼化石到在实验室中研究它们,研究人员尼克·派森致力于研究鲸鱼的进化。他的团队研究了一些问题试图理解鲸鱼解剖学的进化,从进化的鲸须解释为什么鲸鱼变大了。通过他在全球各地的旅行,他和他的团队发现了无数的古代鲸鱼。过去的鲸鱼进化研究变得更加相关,因为今天的鲸鱼回应并适应了一个不断变化的世界。

一位研究人员拿着温哥华岛一只“有牙齿”的神秘鲸的臂骨。
史密森国家自然历史博物馆海洋哺乳动物化石馆长尼克·派森(Nick Pyenson)拿着温哥华岛一只“有牙齿”的神秘动物的臂骨。 (J.A.Gollbogen)

灭绝

道格拉斯·埃尔文已经花了他的生命,研究了早期生物的崛起和堕落。具体而言,这包括研究动物在埃迪亚胺和寒武纪时期的发展方式。由于Erwin的研究,现在已知第一只动物在埃迪亚珊瑚期间演变,而不是先前认为的寒武纪。通过研究二叠纪化石,Erwin也有助于我们对普遍灭绝为何的理解 - 地球历史上最大的灭绝。