Обрушение тропических лесов каменноугольного периода - Carboniferous rainforest collapse - Wikipedia

Угольные леса продолжились после исчезновения тропических лесов каменноугольного периода. Эти окаменелости растений происходят из одного из тех лесов примерно через 5 миллионов лет после КПР. Однако состав лесов изменился с лепидодендрон -доминантный лес к одному из преимущественно древовидные папоротники и семенные папоротники.

В Обрушение тропических лесов каменноугольного периода (CRC) был несовершеннолетним событие вымирания произошедшее около 305 миллионов лет назад в Каменноугольный период.^[1] Он изменил огромное угольные леса покрывающих экваториальную область Euramerica (Европа и Америка). Это событие могло разделить леса на изолированные Refugia или экологические «острова», которые, в свою очередь, способствовали развитию карликовости, а вскоре и исчезновению многих видов растений и животных. После мероприятия уголь -формирование тропических лесов продолжалось на обширных территориях Земли, но их размеры и состав были изменены.

Событие произошло в конце Московский и продолжил в начале Касимовский этапы Пенсильванский (Верхний карбон).

Образцы вымирания на суше

Папоротники и древовидные папоротники от Национальный парк Маунт-Филд, давая представление о том, как мог бы выглядеть тропический лес каменноугольного периода

В каменноугольном периоде великие тропические леса Euramerica поддерживаемый возвышающийся Lycopodiophyta, неоднородное сочетание растительности, а также большое разнообразие животного мира: гигантские стрекозы, многоножки, тараканы, амфибии, а первая амниот.

Растения

Возникновение тропических лесов в каменноугольном периоде сильно изменило ландшафты, вымыв низкоэнергетические, богатые органическими веществами анастомозирование (плетеные) речные системы с множеством каналов и конюшнями аллювиальный острова. Продолжающаяся эволюция древовидных растений повысила устойчивость поймы (уменьшение эрозии и подвижек) за счет плотности пойменных лесов, образования древесных остатков и увеличения сложности и разнообразия корневых сообществ.^[2]

Коллапс произошел через серию ступенчатых изменений. Во-первых, в позднемосковские времена наблюдался постепенный рост числа оппортунистических папоротников.^[3] За этим последовало в самом раннем касимовском веке резкое вымирание доминирующих ликопсид и переход к древовидный папоротник -доминируемые экосистемы.^[4] Это подтверждается недавним исследованием, показывающим, что присутствие извилистый и разветвление реки, появление крупных древесных остатков и записи о застревание бревен значительно уменьшаются на границе московско-касимовских отложений.^[2] Тропические леса были фрагментированы, образуя все более и более сужающиеся «острова», и в последнее касимовское время тропические леса исчезли из летописи окаменелостей.

Животные

До коллапса распределение видов животных было очень космополитическим - одни и те же виды существовали повсюду в тропических регионах. Пангея - но после коллапса на каждом выжившем «острове» тропических лесов появилось свое собственное уникальное сочетание видов. Многие виды земноводных вымерли, в то время как предки рептилий и млекопитающих после первоначального кризиса превратились в большее количество видов.^[1] Эти закономерности объясняются теорией островная биогеография, концепция, объясняющая, как происходит эволюция, когда популяции ограничиваются изолированными карманами. Эта теория была первоначально разработана для океанические острова, но его можно одинаково хорошо применить к любой другой экосистеме, которая фрагментирована, существует только небольшими участками и окружена другой неподходящей средой обитания. Согласно этой теории, первоначальное воздействие фрагментация среды обитания разрушительна, большая часть жизни быстро умирает из-за нехватки ресурсов. Затем, когда выжившие растения и животные восстанавливаются, они приспосабливаются к своей ограниченной среде, чтобы воспользоваться преимуществами нового распределения ресурсов и диверсифицироваться. После краха тропических лесов каменноугольного периода каждая среда обитания развивалась по-своему, в результате чего возникла уникальная смесь видов, которую экологи называют "эндемизм ".

Биотическое восстановление и эволюционные последствия

Растения

Фрагментация водно-болотных угодий оставила несколько изолированных Refugia в Европе. Однако даже они не смогли сохранить разнообразие московской флоры.^[5] К асселианцам многие семьи семенные папоротники характерные для московских тропических водно-болотных угодий исчезли, в том числе Флемингитовые, Diaphorodendraceae, Tedeleaceae, Urnatopteridaceae, Alethopteridaceae,^{[требуется проверка ]} Cyclopteridaceae, и Neurodontopteridaceae.^[5]

Беспозвоночные

Истощение растений способствовало снижению концентраций кислород в атмосфера. Высокий уровень кислорода заставил членистоногие возможного времени. Из-за уменьшения количества кислорода эти размеры больше нельзя было приспособить, и, таким образом, между этим и потерей среды обитания гигантские членистоногие были уничтожены в этом случае, особенно гигантские стрекозы (Meganeura ) и многоножки (Артроплевра ).^{[нужна цитата ]}

Позвоночные

Адаптированный к земле синапсиды, предшественники линии млекопитающих, такие как Археотирис попали в число групп, быстро восстановившихся после обвала.

Этот внезапный коллапс затронул несколько больших групп. Лабиринтодонт земноводные были особенно опустошены, в то время как амниот (первые члены сауропсид и синапсид группы) жили лучше, будучи физиологически лучше приспособленными к более засушливым условиям.

Амфибии могут выжить в холодных условиях, снижая уровень метаболизма и прибегая к стратегиям перезимовки (то есть проводя большую часть года без активности в норах или под бревнами). Однако это не эффективный способ справиться с продолжительными неблагоприятными условиями, особенно высыхание. Амфибии должны вернуться в воду, чтобы отложить яйца, в то время как амниот у яиц есть мембрана, удерживающая воду и обеспечивающая газообмен вне воды. Поскольку у земноводных была ограниченная способность адаптироваться к более засушливым условиям, преобладавшим в пермских условиях, многие семейства земноводных не смогли занять новые экологические ниши и вымерли.^[6]

Синапсиды и зауропсиды быстрее, чем земноводные, освоили новые ниши и новые стратегии питания, в том числе травоядный и хищничество, ранее только насекомоядные и рыбоядные.^[1]

Возможные причины

Атмосфера и климат

Существует несколько гипотез о природе и причине обрушения тропических лесов каменноугольного периода, некоторые из которых включают: изменение климата.^[7][8][9] После позднего башкирского периода оледенения начались высокочастотные сдвиги сезонности от влажных к засушливым периодам.^[10]

Каменноугольный период характеризуется образованием угольных отложений, которые образовались в контексте удаления атмосферного углерода. В позднем среднем пенсильване (позднемосковском) цикл иссушение началось. Во время краха тропических лесов каменноугольного периода климат стал прохладнее и суше. Это отражено в летописи горных пород, когда Земля вступила в короткий, интенсивный ледниковый период. Уровень моря упал примерно на 100 метров (330 футов), и ледниковый лед покрыл большую часть южного континента. Гондвана.^[11] Климат был неблагоприятен для тропических лесов и большей части их биоразнообразия. Тропические леса превратились в изолированные участки, в основном приуроченные к влажным долинам, все дальше и дальше друг от друга. Немногое из первоначального биома тропического леса ликопсид пережило этот первоначальный климатический кризис. Концентрация углекислого газа в атмосфере упала до одного из своих мировых минимумов в Пенсильвании и США. ранняя пермь.^[10][11]

Затем последовавший период глобального потепления изменил климатическую тенденцию; оставшиеся тропические леса, неспособные выжить в быстро меняющихся условиях, были окончательно уничтожены.^{[расплывчатый ][нужна цитата ]}

По мере того, как в позднем палеозое климат снова засушливался, тропические леса в конечном итоге были заменены сезонно засушливыми биомами.^[12] Хотя точная скорость и природа коллапса не ясны, считается, что с геологической точки зрения он произошел относительно быстро, самое большее за несколько тысяч лет.^{[нужна цитата ]}

Вулканизм

После восстановления середины Большая магматическая провинция в центре Скагеррака (SCLIP) с использованием нового опорного кадра, было показано, что Скагеррак шлейф поднялся от границы ядро ​​– мантия (CMB) до положения ~ 300 млн лет.^[13] Основной интервал извержений произошел в очень узком временном интервале 297 ± 4 млн лет. Формирование рифта совпадает с границей московского и касимовского ярусов и крахом каменноугольного дождевого леса.^[14]

Климат и геология

А палеоклиматические изменения глобальной природы произошло в московско-касимовское время. Атмосферное высыхание (аридификация) произошло в среднем и позднем периоде Пенсильвании, что совпало с резкими изменениями фауны у морских и наземных видов.^[15] Это изменение было записано в палеопочвы, которые отражают период общего снижения гидроморфия, усиление свободного дренажа и стабильности ландшафта, а также сдвиг общего регионального климата к более засушливым условиям в Верхнем Пенсильвании (штат Миссуриан). Это согласуется с интерпретациями климата, основанными на современных палеофлоровых комплексах и геологических данных.^[15][16][17]

Ископаемые участки

Ископаемое ликопсид, наверное Сигиллария, от Joggins, с прикрепленными стигмарианские корни

Многие участки окаменелостей по всему миру отражают меняющиеся условия Обрушения тропических лесов каменноугольного периода.

• Гамильтон, Канзас, США
• Jarrow Тайн и Уир, Великобритания
• бывшая шахта Линтон в Салин Тауншип, округ Джефферсон, Огайо, США
• Nýřany, Чехия
• Джоггинс, Новая Шотландия, Канада

Ископаемые скалы Джоггинс в заливе Фанди в Новой Шотландии, внесенные в список Всемирного наследия ЮНЕСКО, представляют собой особенно хорошо сохранившиеся ископаемые останки. Ископаемые скелеты, встроенные в осыпающиеся морские скалы, были обнаружены сэром Чарльз Лайель в 1852 году. В 1859 году его коллега Уильям Доусон обнаружил старейшего известного предка рептилий, Гилономус Lyelli, и с тех пор были найдены еще сотни скелетов, включая самый старый синапсид, Протоклепсидропы.^[18]

использованная литература

1. Сахни, С., Бентон, М.Дж. и Фалькон-Ланг, Г.Дж. (2010). «Коллапс тропических лесов привел к диверсификации пенсильванских четвероногих в Европе» (PDF). Геология. 38 (12): 1079–1082. Bibcode:2010Гео .... 38.1079S. Дои:10.1130 / G31182.1.
2. Davies, N.S .; Гиблинг, М. Р. (2011). «Эволюция аллювиальных равнин с фиксированным руслом в ответ на растительность каменноугольного периода». Природа Геонауки. 21 (9): 629–633. Bibcode:2011НатГе ... 4..629D. Дои:10.1038 / ngeo1237.
3. Pfefferkorn, H.W .; Томсон, М. (1982). «Изменения в моделях доминирования в комплексах ископаемых растений верхнего карбона». Геология. 10 (12): 641. Bibcode:1982Гео .... 10..641П. Дои:10.1130 / 0091-7613 (1982) 10 <641: CIDPIU> 2.0.CO; 2.
4. DiMichele, W.A .; Филлипс, Т. (1996). «Изменение климата, исчезновение растений и восстановление растительности во время перехода от среднего к позднему пенсильванскому периоду: пример тропических торфообразующих сред в Северной Америке». Восстановление биотики после событий массового вымирания: специальная публикация лондонского геологического общества. 102 (1): 201–221. Bibcode:1996GSLSP.102..201D. Дои:10.1144 / GSL.SP.1996.001.01.14.
5. Борха Каскалес-Миньяна; Кристофер Дж. Клил (2013). «Летопись окаменелостей растений отражает только два великих вымирания». Терра Нова. 26 (3): 195–200. Bibcode:2014ТеНов..26..195C. Дои:10.1111 / тер.12086.
6. Miguel Á. Олалла-Таррага1, Линси Макиннес, Луис М. Бини, Хосе А. Ф. Диниз-Филью, Сюзанна А. Фриц, Брэдфорд А. Хокинс, Хоакин Хортал, К. Дэвид Л. Орм1, Карстен Рахбек, Мигель Б. Родригес, Энди Первис (2010). «Консерватизм климатической ниши и эволюционная динамика в границах ареала видов: глобальное соответствие между млекопитающими и амфибиями». Журнал биогеографии. 38 (12): 2237–2247. Дои:10.1111 / j.1365-2699.2011.02570.x.
7. Филдинг, C.R .; Франк, Т.Д .; Birgenheier, L.P .; Rygel, M.C .; Джонс, А. И Робертс Дж. (2008). «Стратиграфический отпечаток позднепалеозойского ледникового периода в восточной Австралии: отчет о чередовании ледникового и неледникового климатического режима». Геологическое общество Лондонского журнала. 165 (1): 129–140. Bibcode:2008JGSoc.165..129F. Дои:10.1144/0016-76492007-036.
8. Хекель, П. (1991). «Формирование Потерянной Ветви и пересмотр стратиграфии верхних Десмойнских отложений вдоль Срединного континента Пенсильванского пояса обнажений». Геологическая служба Геология серии. 4.
9. DiMichele, W.A .; Сесил, Б.; Монтанез, И. И Фалькон-Лэнг, Х.Дж. (2010). «Циклические изменения в палеоклимате Пенсильвании и влияние на флористическую динамику в тропической Пангеи». Международный журнал угольной геологии. 83 (2–3): 329–344. Дои:10.1016 / j.coal.2010.01.007.
10. Гульбрансона, Монтаньесб; Таборк, Лимаринод (2014). «Поздняя пенсильванская арификация на юго-западной окраине Гондваны (бассейн Паганцо, северо-запад Аргентины): региональное выражение глобального климатического возмущения». Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология. 417: 220–235. Дои:10.1016 / j.palaeo.2014.10.029.
11. Полли, Д.П. (2011). «Каменноугольный кризис» (PDF).
12. Montañez, I.P .; Табор, штат Нью-Джерси; Нимейер, Д.; DiMichele, W.A .; Франк, Т.Д .; Филдинг, C.R .; Isbell, J.L .; Биргенхейер, Л.П. и Ригель, М.С. (2007). «Углекислый газ и нестабильность растительности во время позднепалеозойской дегляциации». Наука. 315 (5808): 87–91. Bibcode:2007Наука ... 315 ... 87М. Дои:10.1126 / science.1134207. PMID  17204648.
13. T.H. Торсвик; М.А. Сметерст; К. Берк; Б. Штейнбергер (2008). «Долгосрочная стабильность в структуре глубокой мантии: свидетельства из Большой магматической провинции Скагеррак 300 млн лет назад (SCLIP)». Письма по науке о Земле и планетах. 267 (3–4): 444–452. Bibcode:2008E и PSL.267..444T. Дои:10.1016 / j.epsl.2007.12.004.
14. Вадим Анатольевич Кравчинский (2012). «Палеозойские крупные магматические провинции Северной Евразии: корреляция с массовыми исчезновениями». Глобальные и планетарные изменения. 86-87: 31–36. Bibcode:2012GPC .... 86 ... 31K. Дои:10.1016 / j.gloplacha.2012.01.007.
15. Гулбрансон, Э.Л .; Монтанез, ИП; Табор, штат Нью-Джерси; Лимарино, Колорадо (2015). «Поздняя пенсильванская арификация на юго-западной окраине Гондваны (бассейн Паганцо, северо-запад Аргентины): региональное выражение глобального климатического возмущения». Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология. 417: 220–235. Bibcode:2015ППП ... 417..220Г. Дои:10.1016 / j.palaeo.2014.10.029.
16. Розенау, Николас; Нил Дж. Табор (2013). «Изотопный состав кислорода и водорода палеопочвенных филлосиликатов: дифференциальные истории захоронения и определение палеотемператур низкоширотных земных низкоширотных средне-поздних Пенсильвании». Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология. 392: 382–397. Bibcode:2013ППП ... 392..382Р. Дои:10.1016 / j.palaeo.2013.09.020.
17. Розенау, Николай; Табор, Нил Дж .; Элрик, Скотт Д.; Нельсон, У. Джон (2013). «Полигенетическая история палеопочв в средне-верхних пенсильванских циклотемах бассейна Иллинойса, США: Часть II. Объединение геоморфологии, климата и гляциоэустази». Журнал осадочных исследований. 83 (8): 637–668. Bibcode:2013JSedR..83..637R. Дои:10.2110 / jsr.2013.51. См. Главу «Вымирание динозавров».
18. Фалькон-Лэнг, Х. Дж., Бентон, М. Дж., Брэдди, С. Дж. И Дэвис, С. Дж. (2006). «Тропический биом Пенсильвании, реконструированный из формации Джоггинс в Новой Шотландии, Канада». Журнал Геологического общества, Лондон. 163 (3): 561–576. Bibcode:2006JGSoc.163..561F. Дои:10.1144/0016-764905-063.

дальнейшее чтение

• Полли, Дэвид (2011). «Кризисы каменноугольного периода» (PDF). Отделение геологических наук Университета Индианы. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-01-11. Получено 2011-09-04.
• Ринкон, Пол (ноябрь 2010 г.). "Обрушение тропических лесов дало толчок эволюции рептилий". Новости BBC. Получено 30 июн 2019.
• Мирский, Стив (ноябрь 2010 г.). «Обрушение древних тропических лесов увеличило разнообразие рептилий». Подкаст Scientific American. Получено 30 июн 2019.
• Фалькон-Лэнг, Ховард (декабрь 2010 г.). «Дивный новый мир рептилий». Планета Земля Онлайн. Получено 30 июн 2019.
• «Каменноугольный климат и происхождение амниот». Группа исследований палеобиологии и биоразнообразия, Департамент наук о Земле, Бристольский университет. Апрель 2011. Архивировано с оригинал 25 марта 2017 г.. Получено 30 июн 2019.
• Причард, Хэмиш (август 2011 г.). «Ранние леса приручили дикие реки». Новости BBC. Получено 30 июн 2019.