奧陶紀,是古生代的第二個紀,開始于4.8億年前,結(jié)束于4.4億年前,延續(xù)了4200萬年。在此期間形成的地層稱奧陶紀,位于寒武紀之上,志留紀之下。
在奧陶紀與志留紀之間隔著一起大規(guī)模物種大滅絕--伽馬射線暴。在此次物種大滅絕中,60%的物種滅絕,主要滅絕動物有:圓月形鐮蟲、彗星蟲、原始生物。
奧陶紀在地質(zhì)學上,是古生代中4.85億年--4.43億年前這段時間,可分為三個時期--奧陶紀早期(早奧陶世,4.85億年--4.70億年前),奧陶紀中期(中奧陶世,4.70億年--4.58億年前)和奧陶紀晚期(晚奧陶世,4.58億年--4.43億年前)。
“奧陶”一詞由英國地質(zhì)學家拉普沃思于1879年提出,代表露出于英國阿雷尼格山脈向東穿過北威爾士的巖層,位于寒武系與志留系巖層之間。因該地區(qū)是古奧陶部族的居住地,故得名。奧陶紀的命名于1960年在哥本哈根召開的第21屆國際地質(zhì)大會上正式通過。
奧陶紀每日的時間為21小時,而非24小時。
奧陶紀是地史上大陸地區(qū)遭受廣泛海侵的時代,是火山活動和地殼運動比較劇烈的時代,也是氣候分異、冰川發(fā)育的時代。奧陶紀是海生無脊椎動物真正達到繁盛的時期,也是這些生物發(fā)生明顯的生態(tài)分異的時期。在奧陶紀后期,各大陸上不少地區(qū)發(fā)生重要的構(gòu)造變動、巖漿活動和熱變質(zhì)作用,使得這些活動區(qū)的部分地區(qū)褶皺成為山系,從而在一定程度上改變了地殼構(gòu)造和古地理輪廓。世界許多地區(qū)都廣泛分布有海相地層。在板塊內(nèi)部的地臺區(qū),海水廣布,表現(xiàn)為濱海淺海相碳酸鹽巖的普遍發(fā)育,在板塊邊緣的活動地槽區(qū),為較深水環(huán)境,形成厚度很大的淺海、深海碎屑沉積和火山噴發(fā)沉積。奧陶紀末期曾發(fā)生過一次規(guī)模較大的冰期,其分布范圍包括非洲(特別是北非)、南美的阿根廷和玻利維亞以及歐洲的西班牙和法國南部等地。
奧陶紀早、中期繼承了寒武紀的氣候,氣候溫暖、海侵廣泛,世界許多地區(qū)都被淺海海水掩蓋,海生生物空前發(fā)展,較寒武紀更為繁盛。化石以三葉蟲、筆石、腕足類、棘皮動物中的海林檎類、軟體動物中的鸚鵡螺類最常見,苔蘚蟲、牙形石、腔腸動物中的珊瑚、棘皮動物中的海百合、節(jié)肢動物中的介形蟲和苔蘚動物等也很多。節(jié)肢動物中的板足鱟類和脊椎動物中的無頜類(如甲胄魚類)等均已出現(xiàn)。低等海生植物繼續(xù)發(fā)展,淡水植物據(jù)推測可能在奧陶紀也已經(jīng)出現(xiàn)。
在奧陶紀早期,約4.8億年前,首次出現(xiàn)了可靠的陸生脊椎動物--淡水無顎魚。
奧陶紀中期,在北美落基山脈地區(qū)出現(xiàn)了原始脊椎動物異甲魚類--星甲魚和顯褶魚,在南半球的澳大利亞也出現(xiàn)了異甲魚類。植物仍以海生藻類為主。
腕足動物在這一時期演化迅速,大部分的類群均已出現(xiàn),無鉸類、幾丁質(zhì)殼的腕足類逐漸衰退,鈣質(zhì)殼的有鉸類則盛極一時;鸚鵡螺進入繁盛時期,它們身體巨大是奧陶紀的海洋中兇猛的肉食性動物;由于大量食肉類鸚鵡螺類的出現(xiàn),為了防御,三葉蟲在胸、尾長出許多針刺,以避免食肉動物的襲擊或吞食。珊瑚中奧陶紀開始出現(xiàn),復體的珊瑚雖說還較原始,但已能夠形成小型的礁體。由于海洋無脊椎動物的大發(fā)展,在前寒武紀時非常繁盛的疊層石在奧陶紀時急劇衰落。
奧陶紀時期的海洋生物是現(xiàn)代動物的最早祖先。珊瑚和叫做星狀動物的古老海星生長在洋底。海底的帶殼動物包括與現(xiàn)代牡蠣有關的軟體動物、看起來與軟體動物相似的腕足動物和外殼卷曲的腹足動物。頭足類--現(xiàn)生魷魚的堂兄弟--快速游過海底搜尋獵物。但最大的新出現(xiàn)的動物是像薩卡班巴魚這樣的無頜類,例如發(fā)現(xiàn)于南美的薩卡班巴魚,是地球上最早的脊椎動物之一。這一時期仍然沒有任何動物種類生活在陸地上。
4.49億年前的奧陶紀晚期發(fā)生了地球上的第一次生物大滅絕事件,該事件造成了地球上60%的物種滅絕。
此時的地球與現(xiàn)在的有很大不同:泛大陸尚未形成,今天的南美洲、澳洲、南歐、非洲、印度以及南極洲形成岡瓦納大陸,其它陸地則分裂成一系列島嶼,分布在世界各地。
奧陶紀是地球史上海侵最嚴重的時代,海平面比現(xiàn)在高出400米,現(xiàn)今1/3的陸地都被淺海覆蓋。
奧陶紀的陸地上沒有任何動物,植物在那時根本沒有出現(xiàn)。所有動物都生活在海洋中。那時的動物與現(xiàn)在的也有很大不同,脊椎動物只有數(shù)種,節(jié)肢動物的種類也不到現(xiàn)在的1/10,海洋有一些鮮為人知的動物統(tǒng)治著。
海中的頂級捕食者要屬直殼鸚鵡螺。它身長6米,重150千克,是鸚鵡螺、章魚等頭足類軟體動物的祖先。它幾乎什么都吃,包括三葉蟲、星甲魚、板足鱟等動物。直殼鸚鵡螺也有競爭對手:有史以來最大的節(jié)肢動物--3.6米長的板足鱟。板足鱟看上去像是一只巨大的,沒有尾鉤的蝎子,是最古老的節(jié)肢動物之一。板足鱟經(jīng)常與直殼鸚鵡螺爭奪食物,但總是敵不過它們。
海洋的動物們悠閑地生活著,誰也沒有意識到,滅頂之災即將來臨。
這次災難的罪魁禍首是伽馬射線暴。距離地球6000光年以外的地方,一顆中子星與黑洞由于不明原因相撞,產(chǎn)生數(shù)束伽馬射線暴,其中一束不偏不倚擊中了地球。其實伽馬射線擊中地球的概率極小,小于1/100,000,000,這次地球真是很倒霉。
4.49億年前的一天,一束來自6000光年以外的伽馬射線穿透大氣層,擊中了地球。射線擊碎了氣體分子,地球大氣頓時變得四分五裂。
海洋中的動物只感覺到大地劇烈的晃動,并不知道滅頂之災已經(jīng)降臨。
射線擊毀了1/3的臭氧層,陽光中的紫外線直接穿透大氣層,殺死了大量浮游生物,破壞了海洋食物鏈的基礎,饑荒開始四處蔓延。射線帶來的輻射還殺死了大量珊瑚,破壞了海洋生物的棲息地。
災難發(fā)生一年后,饑荒已經(jīng)蔓延至全球,無論生物處于食物鏈頂端還是底端,都在饑餓中苦苦掙扎。掠食者們需要殺死同類才能獲得充足的食物。
災難過后數(shù)十年,被擊碎的氣體分子重新組合,形成一種叫做二氧化氮的有毒氣體。二氧化氮遮天蔽日,遮住了50%的陽光。地球失去了陽光的照射,氣溫開始迅速下降。動物的卵無法在低溫中正常發(fā)育,導致種群數(shù)量大幅下降。
由于陽光照射忽然下降,氣候變得很不穩(wěn)定。海水產(chǎn)生巨大波浪,攪得動物不得安寧。直殼鸚鵡螺想去深海避難,但深海的水壓很大,高水壓將直殼鸚鵡螺不堅固的外殼壓碎,這樣它們只有死路一條。而它們的近親鸚鵡螺有著堅固的外殼,使它們能夠幸免于難。
災難發(fā)生十年后,水溫由原先的25攝氏度下降到10攝氏度,殺死了更多浮游生物,加速了食物鏈的崩潰,但食物需求量較少的小型動物卻不覺得饑餓,所以在饑荒中小型動物更容易生存。
災難發(fā)生500年后,地球上1/3的生物都消失了,剩下的生物還在饑餓中掙扎。由于缺少陽光照射,全球平均氣溫由22攝氏度下降至10度,導致大量海水結(jié)冰,海洋動物再次失去了大量棲息地。冰川的蔓延速度快得難以想象,數(shù)年后,超過10%的海水都凍結(jié)了。冰川消耗了大量海水,導致海平面下降了約100米,引起廣泛的海退,原先的海洋有不少變?yōu)殛懙亍?p> 冰期事件越來越嚴重,海洋中出現(xiàn)了大量冰山,冰山就像失控的汽車,橫沖直撞,大量生物被它殺死。
致命的射線,嚴重的饑荒、遮天蔽日的有毒氣體以及嚴重的冰期構(gòu)成了第一次物種大滅絕--伽馬射線暴擊中地球事件。
災難發(fā)生15萬年后,全球平均氣溫已經(jīng)下降至5攝氏度,超過一半的生物都在嚴寒中滅絕了,剩下的生物能夠幸存嗎?
災難發(fā)生20萬年后,冰川時代終于過去。但地球的生命跡象幾乎全部消失,需數(shù)十萬年才能恢復以往的生機。原先生機勃勃的海洋變得死氣沉沉,但剩下的浮游生物不斷繁衍,修復了食物鏈。
距伽馬射線暴擊中地球過去40萬年,災難基本結(jié)束。這場席卷全球的浩劫是地球史上第一次物種大滅絕。
直殼鸚鵡螺奇跡般地活了下來,但發(fā)生了不良基因突變,體型縮小至2米。板足鱟在災難之后迅速取代直殼鸚鵡螺,成為頂級掠食者。在這場災難中還有一個獲益者--最早的脊椎動物之一:星甲魚。星甲魚屬于頭甲魚類,沒有頜部,它們的一支在災難之后進化成最早長有頜部的脊椎動物:棘魚。
能夠從災難中幸存下來并延續(xù)至今的,都是非常了不起的生物。對他們的敬意油然而生。