一切始于一声震天动地的巨响,当尘埃落定,恐龙已灭绝。事实上,75% 的生命都消失了。许多在希克苏鲁伯小行星撞击初期幸存下来的生物,在随后的几十年里,随着我们环境和气候经历了一系列极端变化而灭绝。
地球将再也无法恢复原样。巨大的恐龙和大型海洋爬行动物,以及许多其他脊椎动物都消失了。
但就连植物生命也受到了深刻的影响——无论是比喻意义上还是字面意义上。这颗直径 10 英里的小行星约在 6600 万年前撞击到尤卡坦半岛以北的陆地。撞击及其导致的气候变化对我们的森林产生了巨大影响,尤其是在最接近灾难的美洲地区。研究表明,亚马逊雨林和其他新热带雨林实际上是由撞击后发生的变化所塑造的。
“我们今天所熟知的、今天所运作的森林,实际上是在灭绝重置了整个生态系统并允许开花植物占据主导地位之后才出现的,”史密森尼奥热带研究所的植物学家和古生物学家、最近发表在《科学》杂志上的这项研究的首席作者 Monica Carvalho 说。
Carvalho 说,之前很少有研究探讨希克苏鲁伯撞击对植物生命的影响。她和她的同事们检查了在哥伦比亚约 40 个地点发现的 50,000 多份花粉样本和 6,000 多片化石叶子。这些化石植物遗骸的年代可以追溯到大约 7200 万年前到 5700 万年前,描绘了撞击前和尘埃落定后的生活景象。
蕨类和针叶树
白垩纪时期的森林看起来与现在大不相同。恐龙会在由蕨类植物、像奇特的智利南洋杉等针叶树组成的生态系统中漫步。开花植物只占植物群落的一半左右。
“当时的森林相对稀疏,”Carvalho 说。化石证据表明,当时的森林相对稀疏,很可能有大量阳光照射到森林地面。“树木之间的距离实际上非常远。”
撞击后立即发生了什么尚不清楚。撞击产生的尘埃遮蔽了阳光,光合作用可能会在长达一个世纪的时间里基本停止。由燃烧碎片引发的大量火灾产生的灰烬也加剧了大气污染。
“任何能够存活下来的都是种子,它们会更有抵抗力,”Cavalho 说。
她的研究表明,总体而言,热带植物的多样性损失了 45%,恢复了近 700 万年。
花卉时代的崛起
一旦生命开始恢复,在新热带雨林(即美洲的雨林)中进化的植物几乎压倒性地都是开花植物。这类植物包括大多数落叶树——在生长季节末期会落叶的树木。
“(新热带森林)不仅被开花植物所主导,它们的结构也发生了变化,”Carvalho 说。像亚马逊这样的森林变成了我们今天所熟知的更密集、更难以穿透的灌木丛,拥有封闭的树冠和相对昏暗的地面。
开花植物的兴起也对生态系统的其他方面产生了一系列影响。在希克苏鲁伯撞击之前,昆虫的食性似乎非常有针对性,它们的群落专注于一种或两种植物。但在化石叶子上发现的证据表明,之后昆虫的食性变得更加普遍,它们会吃它们能找到的任何东西。
开花植物还与其他生态系统方面产生了更多互动。一些开花植物产生的果实数量众多,可能有助于哺乳动物等新兴物种家族的多样化。刺槐科的豆科植物也变得非常丰富,这对空气中的氮含量产生了影响。Carvalho 说,生活在刺槐植物根部的一种共生细菌会从空气中吸收氮并将其提供给植物。
撞击后的森林也更快速地循环水分,吸收水分并将其释放回大气中。这一功能是新热带雨林今天运作方式的基本要素,因为释放的水会形成更密集的云层。从某种意义上说,这意味着在广泛的灭绝之后,森林变成了雨林。
更早的研究还显示,美洲其他地区开花植物的比例也在增加。一项对科罗拉多州 Castle Rock 的一个化石叶子遗址进行的研究表明,该遗址的年代约为撞击事件后 140 万年,该地区的气候和景观特征有助于那里的热带雨林兴起。该研究的作者写道:“热带雨林高度多样化的存在是出乎意料的,因为其他古近纪的植物群物种稀少,这通常被归因于白垩纪-第三纪(K-T)灭绝。”
Carvalho 说,科罗拉多州这个地区的热带性质仅限于气候方面,而非纬度,这与她研究的新热带雨林不同。但那项研究也表明,一个以开花植物为主导的景观取代了一个以针叶树为主导的景观。
变化理论
研究人员有三个理论来解释雨林发生变化的原因。
其中一个理论涉及恐龙对植物生命的影响。与今天大象和犀牛对非洲草原的影响类似,大型恐龙可能踩踏或撞倒了许多正在生长的树木。“在撞击前,它们可能维持了开放的树冠,”Carvalho 说。一旦恐龙消失,森林就能更自由地生长。
第二个可能性是,针叶树受小行星撞击的影响相对更大,其灭绝率高于开花植物。这可能是因为开花植物在功能上更多样化,它们可以作为树木、灌木、水生植物和草本植物生长,而针叶树通常生长相对缓慢,主要以树木的形式生长。
“在生物大灭绝期间,生态范围狭窄的生物群(属、科等)更容易灭绝,”Carvalho 在后来的电子邮件中说。
最后,最初的爆炸和由此产生的大型海啸可能具有肥化作用。虽然希克苏鲁伯小行星本身会在撞击时汽化,但岩石被炸飞到空中,覆盖了整个星球。由于它降落在尤卡坦半岛海岸附近的一个浅海环境中,这些沉积物将富含磷酸盐等肥料。爆炸抛射物和海啸中的沉积物会广泛传播。如今我们知道,开花植物在营养丰富的环境中茁壮成长,而针叶树和蕨类植物在低营养土壤中生长得更好。
Carvalho 认为,希克苏鲁伯撞击可以被视为与今天由于气候变化、发展和其他人类活动而广泛发生的灭绝现象相类比。她说,预计到本世纪末,约 50% 的热带植物物种将面临灭绝危险。在白垩纪末期希克苏鲁伯大灭绝之后,这种多样性损失用了 700 万年才得以恢复。
“这是我们可以从化石记录中学习到并应用于今天的,”















