在遠古所有大陸連成一片的時候,泛大洋中有島嶼嗎?島上有沒有生物?
如題,歷史上有過數次板塊運動將所有大陸聚集在一起,構成「泛大陸」的情形,比較著名的有盤古大陸、羅迪尼亞大陸等。在這些時候,大洋也構成「泛大洋」。那麼泛大洋中有島嶼嗎?
如果有島嶼,這些島嶼上會有生物嗎?(假如有,相比大陸,島嶼生物是否有特別之處?)
在回答之前,還是先放上這張圖:
國際年代地層表(v 2015/01),如果對正文所提及年代有不清楚的可以參考此表。
下載網址:
jpg版:http://www.stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2015-01Chinese.jpg
pdf版:http://www.stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2015-01Chinese.pdf
百萬年(Ma)是一種什麼概念呢,想想一元錢與一百萬元錢的差距,人類歷史5000年,想想5000元和一百萬元的差距,所以百萬年是十分長的時間單位,但是在地質歷史中其實是基本年代單位。假如把一個百萬年比作成一年,那地球差不多有4600年的歷史。而生命也就是從540年前真正開始興盛,比作中國歷史也就是明朝時候的事情……人類作為物種的歷史差不多也就幾個月。
正文開始:
這個問題屬於古生物地理學問題
題主提到了兩個大陸,羅迪尼亞大陸和盤古大陸,所以我們有必要先解釋一下這兩個大陸的概念,
一.羅迪尼亞大陸
羅迪尼亞超級大陸於13億年到9億年逐漸形成,7.5到6億年逐漸分裂。放一張羅迪尼亞大陸聚合時候的古板塊復原圖。
那個時候華北(north china)和華南(south china)還有塔里木(tarim)都是相距甚遠的三個陸塊,你問我西藏在哪?那時候還沒出現形成現今西藏的羌塘地塊和拉薩地塊。
那時的大陸表面是什麼生物都沒有,十分荒涼,有一種解釋是那時的臭氧層不像今天這樣厚實,強烈的紫外線使得生物不能生存在大陸表面,所以那時的生物都是生活在海洋中的。
那時的生物大概什麼樣子的呢?這是產於淮南劉老碑組(年齡10億到9億年)的化石,絲狀與球狀藻類。
這就是那時候的生物主流面貌。還有一些棒狀的藻類以及一些親緣關係不明的很小的生物。
所以這個時候討論島嶼對生物造成的影響應該是沒意義的,生物都不能在陸地上生存,更別談島嶼了,那時的海洋還是藻類的天下。
二、盤古大陸
盤古大陸大概在三疊紀的時候完全形成,那時全球的大陸,幾乎聯合為一個整體。這也是距離現在最近的一個超級大陸,我們現在的世界大陸分布格局的形成就是從盤古大陸的裂解開始的。
240Ma時的盤古大陸
220Ma時的盤古大陸
200Ma時的盤古大陸(已經有裂解的現象了,有沒有注意到北大西洋已經開始形成了)
220Ma時的古板塊構造
可以看到當時塔里木陸塊、揚子陸塊與華北陸塊已經離的是比較近的了。
三疊紀古地理恢復。
那時的生物已經相當繁盛了,由於之前的二疊紀大滅絕,三疊紀剛開始地球上空出了大量的生態位,所以倖存下來的生物開始輻射演化,很快地球表面又變得生機盎然。最早的魚龍、翼龍、恐龍、烏龜以及哺乳動物都出現在三疊紀。三.島嶼分類
1.大陸島又稱陸島,指地質結構上與鄰近大陸相似或相聯繫的島。大陸島原先是大陸的一部分,後來被海水將它與大陸分開,一般都位於大陸架上。大陸島面積較大,地勢較高。比如海南島。
2.沖積島是由河流中的泥沙沉積而成,因此也稱沙島。我國第三大島崇明島就是衝擊島。
3.珊瑚島:由珊瑚等其他動物的屍體在海底高地堆積而成的島嶼。曾母暗沙就是屬於珊瑚島。世界上最著名的珊瑚島是澳大利亞東海岸的大堡礁。
4.火山島:由海底火山噴發而形成的島嶼,按其屬性分為兩種,一種是大洋火山島,它與大陸地質構造沒有聯繫,比如夏威夷群島中的島嶼;另一種是大陸架或大陸坡海域的火山島,它與大陸地質構造有聯繫,但又與大陸島不盡相同,屬大陸島嶼大洋島之間的過渡類型,比如釣魚島。
現在來分析一下盤古大陸存在的時候泛大洋中是否存在島嶼。
我認為沒有證據證明是否存在島嶼。
如果是指狹義的泛大洋,即以當時所有大陸面向大洋一側的板塊邊界作為泛大洋與盤古大陸以及特提斯洋邊界,那麼我認為幾乎不可能存在信息證明泛大洋上擁有島嶼,因為現今地球上的洋殼的年齡是在1.8億年之內。
這樣的話,那時存在在泛大洋中的島嶼應該會隨著洋殼的俯衝一起消失。
不過我們可以根據現今夏威夷島上的原始生物推測一下當時泛大洋島上的生物面貌。
原文地址:夏威夷的動物
由於夏威夷當地的動物在進化的過程中沒有敵人或競爭者,所以他們沒有長一些保護自己的武器如刺、毒和偽裝物等。研究者們說公元500年到800年波利尼西亞人第一次來到夏威夷時,他們發現夏威夷大概有67種鳥,但人們認為現在其中的三分之一已經滅絕。他們沒發現任何爬行動物、兩棲動物、蚊子、虱子、跳蚤或者哪怕是蟑螂。當時夏威夷只有兩種當地的哺乳動物:灰白蝙蝠和海豹。灰白蝙蝠應該是在某一時間非常偶然地從北美或南美洲吹到夏威夷來的。夏威夷的海豹與加勒比海和地中海里發現的溫水裡的海豹是有關係的。
夏威夷的許多動物都有了一些特別的變化來適應新的環境,即進化成了新物種。現在夏威夷近90%的動物是本土的,即他們在世界上其它地方不存在。
據了解,大概有680種魚生活在夏威夷周圍的海里。其中,約450種靠近暗礁和近海岸地區,而在這450種生活在暗礁里的魚之中,約27%是夏威夷的本地魚,在世界上的其它地方看不到。
所以說只有飛行能力和游泳能力比較強的動物才會出現在島上,對於昆蟲以及陸生不會飛行的脊椎動物來說要想登上這個遠離大陸的島嶼幾乎是不可能的。盤古大陸時期並沒有強有力的飛行者。
在盤古大陸存在時期,能接近泛大洋中的島嶼的應該只有魚類,海生爬行類(魚龍),海生無脊椎動物。
所以可以推測,如果當時泛大洋中存在島嶼,島嶼造成的獨特生境應該可以使得島嶼周圍存在與大陸不同的新物種。根據島嶼效應,島嶼上物種數目(或一個地區中)會隨著島嶼面積的增加而增加,最初增加十分迅速,當物種接數目近該生境所能承受的最大數量時,增加將逐漸停止。物種數目的對數與島嶼面積對數的坐標圖顯示的是一個線性關係。對於海洋島嶼和生境島嶼來說,這些雙對數坐標圖直線的斜率,大多在0.24~0.34之間。
總之,泛大洋中存在的島嶼應該有兩種,海底高地形成的珊瑚島與熱點形成的大洋火山島,這兩種成因的島嶼並不能從開始就攜帶大陸的生物。如果有大陸生物遷入,島嶼中的生物區系應該和遷出地的生物區系保持相同,但是會演化出不同的種類。
但以上只是推測,沒有任何證據。
如果這樣的話那這個答案豈不是很沒意思了,不過除了泛大洋中的島嶼,地球上任何地質時期在大陸的周圍都應該存在以上各種成因的島嶼(大陸島,沉積島,珊瑚島以及大陸周圍的火山島)。
盤古大陸存在的時期,大陸圍成的特提斯洋內部分布著很多島嶼,這些島嶼大致呈東西走向,北面是古特提斯洋,南面是新特提斯洋。
這些島嶼形成了一個生物遷徙的走廊。
有一個陸生爬行動物類群叫Macrocnemus,可以翻譯為巨脛龍屬,或者巨踝足龍,屬於原蜥形目原蜥科,我們熟悉的蛇頸龍也是原蜥形目里的。
該生物復原圖:
這個屬的化石最早於1931年發現並命名於瑞士聖喬治山(Monte San Giorgio)地區的中三疊統地層中,聖喬治山地區的中三疊世動物群有一個特殊的現象, 就是在海相沉積中保存了多種陸生爬行動物化石, 比較著名的有Ticinosuchus和 Macrocnemus等,同時也有研究表明聖喬治山地區在中三疊世存在著珊瑚礁島嶼。
2007年,在我國的雲南北部中三疊統法郎組竹桿坡段海相沉積中也發現了 Macrocnemus屬的動物,命名為Macrocnemus fuyuanensis(富江巨脛龍)。
瑞士和雲南這兩個化石發現地的海相爬行動物類群幾乎可以完整對應,而巨脛龍屬化石的發現更加證明了這兩個地區脊椎動物的一致性以及時代的一致性,應該為中三疊世拉丁期(242~237Ma)
作為一種陸生原龍科動物,Macrocnemus 的四肢以及肩帶, 腰帶結構表明它們像某些現生的蜥蜴一樣, 通常以四肢爬行, 而在快速運動時則以兩足「行走」。
可以借著這張圖想像一下:
根據古地理圖,化石發現地距離最近的陸地——上揚子準平原距其大約100 km左右。其實從這張圖也可以看出,當時華南大部分地區都被水淹沒,華南地區當時大部分的古陸都是孤立存在的島嶼,與北方的大陸相隔離。
化石標本保存完整,骨骼之間關聯完好,表明為原地埋藏,不可能來自遙遠的古陸。
同時化石與各種游泳能力很強的海生爬行動物化石一起發現,結合表明該地水深較深。
所以這個動物應該生活在比較遠離古陸的島嶼上,大概有100km遠。
我們可以在當時復原的古地理圖上大概標出Macrocnemus的兩個化石發現地(紅點)。
紅線代表了可能的遷徙路線。
如果你問為什麼不從北面的大陸遷徙,我覺得沙漠和山脈對一個行動能力較弱的爬行動物來說其阻礙應該比那灣淺淺的海峽的阻礙大得多。其實當時特提斯洋中應該廣布著很多島嶼,爬行動物可以通過一些漂浮物飄過這些島嶼之間的海峽,而且在漫長的地質年代中,海平面是會升降的,當海平面較低時,這種搭順風船式的遷徙更容易成功。
參考文獻:
1.^ Jiang, D.-Y.; Rieppel, O.; Fraser, N.C.; Motani, R.; Haoa, W.-C.; Tintorie, A.; Suna, Y.-L.; and Suna, Z.-Y. New information on the protorosaurian reptile Macrocnemus fuyuanensis Li et al., 2007, from the Middle/Upper Triassic of Yunnan, China. Journal of Vertebrate Paleontology. 2011, 31 (6): 1230–1237.https://dx.doi.org/10.1080%2F02724634.2011.610853
2.Nopcsa F. Notizen über Macrocnemus bassanii nov. gen. et spec.Centralblatt Mineral, Geol Pal?ontol B, 1930: 252—255
3.雲南中三疊統Macrocnemus(爬行綱:原龍目)一新種及其古地理意義
雲南中三疊統Macrocnemus(爬行綱:原龍目)一新種及其古地理意義
如果發現新的有趣的古生物地理學問題將會繼續更新,寫在題外的話:
這種古生物地理學很有意思,從一定程度上說與偵探破案十分類似,收集證據與推理,希望大家能知道古生物不光是採集化石挖挖挖的學科,其實也可以通過化石看到很多遠古的事情,比如論證古地理問題。
如果我們解讀過去的事情能像今天這樣清晰明了,那是不可能的!而包括古生物學家在內的很多地質學家們,就是在做這樣一件事情,他們做的不光是尋找那些對我們的生活至關重要的寶貴的礦藏與資源,他們中的很多人也在為解讀過去發生的事情努力著,這門可以把所有對過去的研究統稱起來的學科叫地史學,也就是地球的歷史。
地球的歷史有45~46億年了,時間跨度之長不是人類歷史可以比較的,而研究難度之大也遠遠超過人類歷史的研究。在這幾十億年里,不同的時間不同的地點,發生著不同的事件,有些可以隨著各種岩石被記錄下來,而有些隨著地球表面的風化作用與板塊的俯衝消失的無影無蹤。
地質學家們通過這些支離破碎的信息復原著我們地球46億年歷史中的一切:海陸分布、氣候變化,生命演化與絕滅等等。地質學家們研究岩石就像歷史學家們研究歷史文獻一樣,而岩石中所包含的信息往往更難提取也更難分析。
所以說,當正在讀的你以後看到有關古生物和地球歷史的電影與紀錄片的時候,你應該知道,在這背後有很多地質學家與古生物學家的工作。
當你發現一個化石時,除了問它是什麼,值多少錢,也要想想它曾經生活在什麼時候?生活在哪裡?活著的時候是什麼樣子的?世界其他地方還有它的化石嗎?和現在生物的親緣關係是怎樣的?當你發現了一塊有意思的石頭的時候,你應該想想它是怎麼形成的?表明當時這裡發生了什麼?是什麼環境?我覺得多想想這些問題,應該比光知道它們值多少錢有意思的多。
最後希望大家多多關心與支持地質學與古生物學研究,相信你也會發現這個星球過去的神奇與美麗,當然,也要保護現在的地球,畢竟這個星球上的一切生物走到現在這一步都不容易。
最後還有一點,多虧@老泡的提醒。這是他在評論區里的話:
「除此之外,我還認為研究古生物學不僅僅只是滿足人們的好奇心,讓我們知道從哪裡來。還是能指引人類未來的一門學問,我對大滅絕問題尤其關心,如果能知道真相,便可以提前想出辦法準備,讓人類避開滅絕的命運。不僅僅只是保護一些物種,安撫自已的良心,這跟我們自身的生存息息相關。」
看了回答感慨好多。不過補充一點點,超大陸的假設是指地球歷史中某段時期多數陸塊聚合在一起,並不確定所有的陸塊是否都在一起。而且地質學家恢復的古地理格局關注的也是主要陸塊的位置,但目前對前寒武紀超大陸依然充滿很多未知。
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