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【劫後餘生】滅世隕石撞擊後生態「快速」回復 70 萬年後已有樹林孕育大型哺乳類

2019/10/25 — 14:51

2014 年,古植物學家 Ian Miller 與古生物學家 Tyler Lyson 首度到達 Corral Bluffs 進行挖掘工作。當年在這個距離丹佛自然與科學博物館 100 公里的遺址,他們只發現很少的有脊椎動物化石,最終失望而回。翌年, Lyson 從回此地,在一些稱為結核 (concretion) 的礦物團中發現一系列的頭顱骨化石。

在最新刊於《科學》的研究, Lyson 的團隊集合當地發現的動植物化石與詳細岩石層年代記錄,詳細地分析地球生命如何從 6,600 萬年前滅世隕石撞擊後復原,並發現動植物復原速度比此前估計的快。

當年巨型隕石撞擊墨西哥尤卡坦半島後,全球 75% 物種滅絕,植物物種有一半消失,幾乎所有比老鼠體型大的動物都被滅絕,現代鳥類祖先則是唯一一支倖存的恐龍,而隨著恐龍滅絕,哺乳類動物進佔生態空缺不斷繁衍。

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全球各地遺址化石都未能提供完整答案,解答是次大規模滅絕事件後的復原情況,但 Corral Bluffs 在隕石撞擊後連續累積了 100 萬年的土層,保留了古代生物與環境較為完整的變化記錄。

雖然類似遺址很難鑑定其年代,但團隊收集了 37,000 粒花粉和孢子,清楚顯示隕石撞擊後蕨類在不穩定環境中茁壯成長。另外,遺址土層亦含有來自附近火山的兩層灰燼,該些火山灰帶有放射性礦物,其衰變可精確地確定年份,提供兩個時間標記。

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這些記錄都證實了隕石造成的破壞:在災難發生之前,浣熊大小的哺乳動物物種大量存在,但在事件發生 1,000 年後,只有不超過 600 克重如老鼠的動物在充滿蕨類的遺址中出現,而這些動物依靠的開花植物及其種子和果實等營養來源相當稀少。

時間再過 10 萬年,當地的哺乳類動物已增加一倍,體型回到事件前的大小,而蕨類亦已被棕櫚樹林取代。 Miller 形容此時的世界是由徹底毀開始回復過來。在接下來的 20 萬年,棕櫚樹被類似胡桃科植物所取代。新的哺乳動物受惠於這些植物營養豐富的種子,其多樣性增加三倍,最大的新物種可如河狸 (beaver) 一樣重達 25 公斤。

大約 70 萬年後,豆科植物出現,團隊在遺址發現的豆莢化石亦是迄今為止北美最古老同類發現。 Lyson 指,這些植物提供豐富蛋白質,進一步令哺乳類動物體形和多樣性增加:此時的哺乳類最重可達 50 公斤,比原本倖存下來的物種體重增加 100 倍,樹林亦已恢復過來。

無參與研究的斯德哥爾摩瑞典自然歷史博物館古生物學家 Vivi Vajda 指,研究最大的發現是隕石撞擊後生態恢復的速度之快,以及植被與動物之間關係如何緊密。

團隊亦對 6,000 片葉進行分類,計算出每個時期間有多少種具有光滑或帶齒邊緣的植物物種——葉子有光滑邊緣的物種在炎熱氣候中較為常見。團隊指,遺址經歷了三個變暖期。據估計,剛發生撞擊後不久,溫度上升了約 5°C ,與此前其他研究結論吻合。期間印度的德干暗色岩 (Deccan Traps) 發生大規模火山爆發,釋出大量二氧化碳使地球變暖。

Lyson 指,在每個變暖時期,都會看到植物群落的變化,然後改變哺乳類動物的體型與多樣性,因此認為溫度改變逐步推動生態恢復。不過 Vajda 認為,無論溫度和植物生命如何變化,恐龍的滅絕足以讓更大更多的哺乳類動物演化出來。

雖然,團隊認為復原速度快,但仍需要數以十萬年計的時間,對於現今人類不斷破壞環境可能是個警號。

來源:
Science, How life blossomed after the dinosaurs died, 24 October 2019

報告:

Lyson, T.R., Miller, I.M., Bercovici, A.D. & et al. (2019). Exceptional continental record of biotic recovery after the Cretaceous–Paleogene mass extinction. Science 24 Oct 2019: eaay2268. DOI: 10.1126/science.aay2268

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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