导致恐龙灭绝的小行星是如何形成现代雨林的

行星地球大气

大约6600万年前,一颗巨大的小行星撞击了现在的尤卡坦半岛,使地球陷入黑暗。这种影响改变了热带雨林,导致了花的统治。

热带雨林是当今生物多样性的热点地区,在世界气候系统中发挥着重要作用。今天发表的一项新研究科学它揭示了现代雨林的起源,并可能帮助科学家了解未来雨林将如何应对迅速变化的气候。

研究由史密森热带研究所的研究人员(生态)显示,小行星撞击结束6600万年前恐龙的统治也导致现在哥伦比亚45%的植物灭绝,和它的统治在现代热带雨林开花植物。

蕨类植物,花

从长满蕨类植物的森林到长满花朵的森林:植物开始开出含有含糖的诱人花朵,以奖励那些携带花粉粒(基本上是植物的雄性精子)到其他花朵的昆虫,帮助植物繁殖。这个策略非常成功,开花植物占领了热带森林,甚至整个世界。来源:Hace》。联合国古生物学图集哥伦比亚。亚历山大·冯·洪堡研究所和史密森尼热带调查研究所。Imágenes银行(BIA),亚历山大冯洪堡学院。

“我们想知道热带雨林在剧烈的生态扰动(如希克苏鲁伯大碰撞)之后是如何变化的,所以我们寻找热带植物化石,”Mónica Carvalho说,他是STRI和哥伦比亚罗萨里奥大学的第一作者和联合博士后研究员。“我们的团队检查了撞击前后的5万多块花粉化石记录和6000多块叶子化石。”

1.25亿到1亿年前,哥伦比亚是一片森林

一亿二千五百万年前到一亿年前,在恐龙统治时期,现在的哥伦比亚大部分地区都被以针叶树和蕨类植物为主的森林所覆盖。来源:Hace》。联合国古生物学图集哥伦比亚。亚历山大·冯·洪堡研究所和史密森尼热带调查研究所。Imágenes银行(BIA),亚历山大冯洪堡学院。

在中美洲和南美洲,地质学家们忙着寻找路堑和矿井暴露出来的化石,以免它们被大雨冲走,被丛林再次掩埋。在这项研究之前,很少有人知道这次灭绝对现在主导美洲热带地区的开花植物进化的影响。

STRI古生物学家的工作人员Carlos Jaramillo和他的团队主要是STRI的研究人员,其中很多来自哥伦比亚,他们研究了39个地点的花粉颗粒,包括哥伦比亚的岩石露头和石油勘探钻探的岩心,以描绘出撞击前后的大的、区域的森林图景。从比撞击年代更早的岩石中获得的花粉和孢子表明,热带雨林同样以蕨类植物和开花植物为主。松柏类植物,如贝壳杉和诺福克岛松树的亲戚,在圣诞节期间在超市里出售(南洋杉科),很常见,它们的阴影笼罩着恐龙的踪迹。撞击之后,针叶树几乎完全从新大陆的热带地区消失,开花植物取而代之。在大碰撞后的1000万年里,植物的多样性都没有恢复。

小行星撞击后的植物

小行星撞击墨西哥后,几乎一半在撞击前存在的植物都灭绝了。撞击之后,开花植物开始主导现代热带森林。来源:Hace》。联合国古生物学图集哥伦比亚。亚历山大·冯·洪堡研究所和史密森尼热带调查研究所。Imágenes银行(BIA),亚历山大冯洪堡学院。

树叶化石告诉研究小组很多关于过去气候和当地环境的信息。Carvalho和芝加哥植物园Negaunee保护科学与行动研究所的博士后研究助理Fabiany Herrera领导了对6000多个标本的研究。该团队与史密森尼国家自然历史博物馆的斯科特·温(Scott Wing)等人合作,发现了受撞击前热带森林树木间隔较远的证据,使光线能够到达森林地面。在撞击后的1000万年里,一些热带森林变得很茂密,就像今天的热带森林一样,树叶和藤蔓给下面的小树、灌木丛和草本植物投下了深深的阴影。撞击前森林的树冠更稀疏,开花植物更少,与数百万年之后生长的森林相比,向大气中输送的土壤水更少。

“这就像雨水一样白垩纪卡瓦略说。

波哥大古新世

现代的Bogotá是一个安第斯城市,海拔近3000米(9000英尺)。但在古新世(小行星撞击后的1000万年),它被热带森林覆盖。在Bogotá附近收集到的树叶化石上的昆虫损伤告诉研究人员,在撞击后,挑食的昆虫(只吃特定种类的昆虫)变得不那么常见了,取而代之的是口味更广的昆虫,可以吃很多不同的植物。来源:Hace》。联合国古生物学图集哥伦比亚。亚历山大·冯·洪堡研究所和史密森尼热带调查研究所。Imágenes银行(BIA),亚历山大冯洪堡学院。

研究小组在大灭绝事件之前没有发现豆科植物存在的证据,但在大灭绝事件之后,豆科植物的叶子和豆荚种类非常丰富。今天,豆科植物在热带雨林中占主导地位,它们通过与细菌的结合,从空气中获取氮,并将其转化为土壤肥料。豆科植物的兴起会极大地影响氮循环。

卡瓦略还与史密森尼国家自然历史博物馆的康拉德·拉班代拉(Conrad Labandeira)合作,研究树叶化石上的昆虫损伤。

开花植物开始多样化

从6600万年前到1亿年前,开花植物开始在海平面沼泽和低地森林中多样化,也就是今天安第斯山脉所在的地方。来源:Hace》。联合国古生物学图集哥伦比亚。亚历山大·冯·洪堡研究所和史密森尼热带调查研究所。Imágenes银行(BIA),亚历山大冯洪堡学院。

Labandeira说:“昆虫对植物的损害可以在一片叶子的微观世界或整个植物群落中揭示出来,这是热带森林营养结构的基础。”“能量居住在植物组织的质量是传递到食物链-最终到蟒蛇,鹰和美洲虎-开始与昆虫骨骼,咀嚼,穿刺和吸,采矿,胆汁和钻孔通过植物组织。这种消费食物链的证据始于昆虫以各种多样、密集和迷人的方式食用植物。”

“在影响之前,我们看到不同类型的植物有不同的损伤:饲养是特定于宿主的,”Carvalho说。“在撞击后,我们发现几乎每个植物都有相同种类的伤害,这意味着喂养更加常规。”

化石大戟叶

本研究所收集的化石叶子。在哥伦比亚Bogotá形成的58-60万年的新热带雨林中,大量以昆虫为食的喷涌叶。如今,spurge家族是低地热带雨林中数量最多、种类最多的家族之一。来源:莫妮卡·卡瓦略。

撞击后的影响是如何将恐龙时代稀疏的、盛产针叶树的热带森林转变成今天的热带雨林——参天的树木点缀着黄色、紫色和粉色的花朵,还滴着兰花?基于来自花粉和树叶的证据,研究小组提出了三种解释,可能都是正确的。有一种观点认为,恐龙在撞击前通过进食和移动来保持森林的开放。第二种解释是,火山灰的沉降使整个热带地区的土壤肥沃,使开花植物生长更快。第三种解释是针叶树物种的优先灭绝为开花植物接管热带地区创造了机会。

“我们的研究遵循了一个简单的问题:热带雨林是如何进化的?”卡瓦略说。“这里得到的教训是,在快速的扰动下——从地质学的角度来说——热带生态系统不会仅仅反弹;它们会被替换,这个过程需要很长时间。”


在哥伦比亚的史密森尼热带研究所和罗萨里奥大学的第一作者和博士后研究员的访谈片段。她回答了这个问题:这个项目最让你兴奋的部分是什么?资料来源:STRI的Ana Endara

参考:“在白垩纪末期灭绝和现代新热带雨林”的起源,莫妮卡r·卡瓦略卡洛斯•Jaramillo Felipe de la Parra Dayenari Caballero-Rodriguez, Fabiany Herrera,斯科特,本杰明·l·特纳卡洛斯•D 'Apolito Millerlandy Romero-Baez,葆拉·纳尔,卡米拉·马丁内斯(Mauricio古铁雷斯,康拉德Labandeira,德国Bayona弥尔顿埃达,Manuel Paez-Reyes Dairon Cardenas,阿尔瓦罗·Duque詹姆斯·l·克劳利卡洛斯·桑托斯和丹尼尔·Silvestro, 2021年4月2日,科学
DOI: 10.1126 / science.abf1969

本文作者就职于巴拿马STRI,哥伦比亚波哥大罗萨里奥大学;Université de Montpellier, CNRS, EPHE, IRD,法国;萨拉曼卡大学,西班牙;哥伦比亚学院Petróleo,哥伦比亚布卡拉曼加;芝加哥植物园;国家自然历史博物馆,华盛顿;佛罗里达大学,美国;马托格罗索联邦大学,Cuiabá,巴西;埃克森美孚公司,斯普林,德克萨斯州,美国;Centro Científico Tecnológico-CONICET,门多萨,阿根廷;智利大学,圣地亚哥;马里兰大学帕克分校,美国;首都师范大学,北京;Corporación Geológica阿瑞斯,哥伦比亚波哥大;Paleoflora Ltda。,Zapatoca, Colombia; University of Houston, Texas, U.S.; Instituto Amazónico de Investigaciones Científicas SINCHI, Leticia, Colombia; Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia; Boise State University, Boise, Idaho, U.S.; BP Exploration Co. Ltd., UK; and University of Fribourg, Switzerland.

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