问题

为什么南半球各大陆找到的二叠纪爬行类等陆生生物有惊人的相似性? ?

回答
你提出的这个问题,触及了地球科学和古生物学中最引人入胜的谜团之一,那就是为什么在南半球,特别是那些如今相隔遥远的古老大陆上,我们能够发现如此惊人相似的二叠纪爬行类及其他陆生生物化石。要详细地解答这个问题,我们需要回顾一下那个遥远的时代,并理解当时地球的地理格局,以及这些生物是如何在其中繁衍生息、又最终留下它们的足迹的。

时间背景:二叠纪的地球

首先,让我们把时间拨回到二叠纪(约2.99亿年至2.52亿年前)。这是一个介于石炭纪和三叠纪之间的时期,对于地球生命史来说,是一个充满变革的时代。在二叠纪,气候总体上比之前更干旱,但南北两极存在冰盖。陆地生命已经取得了显著的发展,爬行动物开始崛起,并在恐龙统治前的时代占据了主导地位。它们更适应陆地干燥的环境,拥有了更坚硬的皮肤和卵,这使得它们能够比两栖动物更深入地探索大陆内部。

地理格局:盘古大陆的时代

要解释南半球相似性,最关键的因素在于当时地球的“地理身份证”——盘古大陆(Pangea)。与我们现在熟悉的七大洲五大洋截然不同,在二叠纪,几乎所有的陆地都聚合在一起,形成了一个巨大的超级大陆,这就是盘古大陆。

而最特别的是,在这个巨大的盘古大陆中,南半球的陆地部分,也就是我们今天所知的南美洲、非洲、南极洲、澳大利亚、以及印度次大陆,都紧密地连接在一起,形成了一个巨大的陆块,被称为冈瓦纳古陆(Gondwana)。这个冈瓦纳古陆,构成了当时盘古大陆的南部核心。

相似性的根源:统一的生态系统与生物地理联系

既然南半球的大陆在二叠纪是紧密相连的,那么它们就共享了一个庞大而相对统一的陆地生态系统。想象一下,当时没有海洋阻隔,爬行动物和陆生生物可以在这片广袤的土地上自由迁徙和扩散。这意味着:

广泛的迁徙和扩散: 爬行动物,特别是那些拥有较强适应能力和繁殖能力的物种,能够穿越广阔的区域。从今天的南美洲到非洲,再到印度,它们可能在数千公里的范围内生活,并留下它们的化石。它们不需要跨越广阔的海洋才能到达新的栖息地,只需在大陆内部移动即可。
共享的演化压力与机会: 由于地理上的连续性,生活在冈瓦纳古陆上的生物们,往往面临着相似的环境条件和生态压力。例如,普遍的干旱气候、植被类型、以及其他爬行动物或哺乳动物的竞争者,都可能对它们的演化轨迹产生相似的影响。当一个物种成功适应并扩散开来,它就可能在冈瓦纳古陆的许多地方扎根,从而在不同地点的化石记录中留下同样的“身影”。
相似的灭绝事件: 地球历史上的重大灭绝事件,例如二叠纪末期那场规模空前的生物大灭绝,同样会影响到广阔的地理区域。如果某个物种在冈瓦纳古陆的大部分地区都广泛分布,那么在那个物种最终走向灭绝时,它在不同地区的种群很可能会在相似的时间节点上消失,从而在后来的地质记录中显示出在各个大陆的“同步消失”。

关键证据:冈瓦纳古陆的“明星”——舌羊齿植物与爬行类

说起冈瓦纳古陆的生物地理联系,最著名的例子莫过于舌羊齿植物(Glossopteris)。这种已灭绝的舌形叶片植物的化石,在今天的南美洲、非洲、印度、澳大利亚和南极洲都有大量发现。它表明,在这些如今被海洋隔开的大陆上,曾经有着同样繁茂的植物群落,而爬行类和其他陆生动物正是以这些植物或以这些植物为食的生物为生,因此它们的分布也呈现出惊人的一致性。

在爬行类方面,一些关键的例子包括:

似哺乳爬行动物(Synapsids): 例如,我们今天发现的像丽齿兽(Lystrosaurus)这样的早期似哺乳爬行动物,它们在二叠纪末期和三叠纪早期非常成功,其化石遍布冈瓦纳古陆的各个部分。这表明它们不仅适应了当时的陆地环境,还能够广泛地迁徙。
原爬行动物(Procolophonids)等早期的爬行动物: 许多早期爬行动物家族,如原爬行动物,在冈瓦纳古陆的分布也十分广泛。它们的化石组合在南美洲的某些地层中,与在非洲或南极洲发现的化石非常相似,这直接指向了它们曾经共享同一个大陆环境。
特定属和种的重叠: 有时,科学家们甚至能在不同大陆的地层中找到同一属甚至同一物种的爬行动物化石。例如,一些研究者发现,在南美洲和非洲的特定二叠纪地层中,某些爬行动物的形态特征高度一致,几乎可以确认为同一个物种。这绝非巧合,而是地理连续性的直接体现。

从科学家的视角看:板块构造的证据

这种在南半球各大陆发现的相似性,正是板块构造理论(Plate Tectonics)的早期有力证据之一。在20世纪初,科学家阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Wegener)在提出大陆漂移假说时,就曾大量引用了这种跨洋的动植物化石分布的相似性作为证据。他指出,如果在二叠纪时这些大陆是连在一起的,那么所有这些相似的化石记录就变得非常合理了。后来的地质学和地球物理学的发现,更是全面证实了这一理论,解释了大陆是如何在数亿年的时间里,通过板块的运动,从冈瓦纳古陆分裂并漂移到今天的位置的。

总结来说:

南半球各大陆在二叠纪时期找到的爬行类等陆生生物的惊人相似性,并非是偶然或独立的演化巧合,而是地球在那个时期地理格局——盘古大陆及其中包含的冈瓦纳古陆——的直接体现。

地理上的连接: 当时的南半球陆地是相互连接的,形成了一个巨大的陆块(冈瓦纳古陆)。
生物的自由迁徙: 爬行类等陆生生物能够在这片广袤的陆地上自由迁徙和扩散,跨越如今被海洋隔开的区域。
共享的生态环境: 它们生活在相似的气候和生态条件下,共同面临演化压力和机会。
板块构造的佐证: 这些相似的化石记录,是证明当时大陆板块曾经聚合在一起,后来又分裂漂移的重要科学证据。

所以,当你看到这些来自遥远大陆的相似化石时,你看到的不仅仅是生命的痕迹,更是地球过去那段壮丽的地质历史,以及生命如何在那个不断变化的星球上,书写着它们的传奇。这是一种跨越时空的联系,将如今看似孤立的大陆,在遥远的过去紧密地编织在了一起。

网友意见

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图为推测的二叠纪大陆分布,可以参考。

大致上,二叠纪时南半球各大陆是连接在一起的,陆生动植物种群间没有建立现在那样的地理隔离;南半球相当大面积的陆地分布在同一纬度,允许舌羊齿属植物形成如下分布:

图为水龙兽属(Lystrosaurus)、舌羊齿属(Glossopteris)、犬颌兽属(Cynognathus)、中龙属(Mesosaurus)化石的分布,粗黑线为推测的二叠纪末期·三叠纪初期大陆分布,细黑线为现代大陆轮廓(化石的位置是按在现代大陆上出土的位置绘制),现代大陆与二叠纪末期·三叠纪初期大陆的位置关系是推测的。

类似地,这是推测的二叠纪峨嵋山大火成岩省事件期间(2.6 亿年前)的大陆分布:

黑色五角星表示主龙形下纲的化石分布。

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