Обрушение тропических лесов каменноугольного периода - Carboniferous rainforest collapse

Угольные леса продолжились после краха тропических лесов каменноугольного периода. Эти окаменелости растений происходят из одного из тех лесов примерно через 5 миллионов лет после КПР. Однако состав лесов изменился от леса с преобладанием лепидодендронов до леса, в котором преобладают древовидные и семенные папоротники .

Каменноугольные леса коллапс ( CRC ) был незначительным вымирание , которое произошло около 305 миллионов лет назад в каменноугольном периоде. Он изменил обширные угольные леса , покрывавшие экваториальный регион Евразии (Европа и Америка). Это событие могло разделить леса на изолированные рефугиумы или экологические «острова», что, в свою очередь, способствовало развитию карликовости и, вскоре после этого, исчезновению многих видов растений и животных. После этого события тропические леса , образующие уголь, продолжились на больших территориях Земли, но их размеры и состав были изменены.

Событие произошло в конце московского века и продолжилось до раннего касимовского яруса пенсильванского яруса (верхнего карбона).

Образцы вымирания на суше

Папоротники и древовидные папоротники из национального парка Маунт-Филд , дающие представление о том, как мог выглядеть тропический лес каменноугольного периода.

В каменноугольном периоде великие тропические леса Еврамерики поддерживали возвышающихся ликоподиофитов , неоднородную смесь растительности, а также большое разнообразие животного мира: гигантских стрекоз, многоножек, тараканов, земноводных и первых амниот .

Растения

Возникновение тропических лесов в каменноугольном периоде сильно изменило ландшафты, разрушив низкоэнергетические, богатые органическими веществами анастомозирующие (плетеные) речные системы с множеством каналов и устойчивыми аллювиальными островами. Продолжающаяся эволюция древовидных растений повысила устойчивость поймы (уменьшение эрозии и движения) за счет плотности пойменных лесов, образования древесных остатков и увеличения сложности и разнообразия корневых сообществ.

Коллапс произошел через серию ступенчатых изменений. Во-первых, в позднемосковские времена наблюдался постепенный рост числа оппортунистических папоротников. За этим последовало в самом раннем Касимове резкое вымирание доминирующих ликопсид и переход к экосистемам с преобладанием древесных папоротников . Это подтверждается недавним исследованием, показывающим, что наличие извилистых и разветвленных рек, наличие крупных древесных остатков и записи заторов бревен значительно уменьшаются на границе между Москвой и Касимовией. 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 тропической Пангеи, - 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. Эти закономерности объясняются теорией островной биогеографии , концепцией, которая объясняет, как происходит эволюция, когда популяции ограничиваются изолированными карманами. Эта теория была первоначально разработана для океанических островов , но ее можно одинаково хорошо применить к любой другой экосистеме, которая фрагментирована, существует только на небольших участках и окружена другой неподходящей средой обитания. Согласно этой теории, первоначальное воздействие фрагментации среды обитания является разрушительным, поскольку большая часть жизни быстро вымирает из-за нехватки ресурсов. Затем, когда выжившие растения и животные восстанавливаются, они адаптируются к своей ограниченной среде, чтобы воспользоваться новым распределением 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 « эндемизмом ».

Биотическое восстановление и эволюционные последствия

Растения

В результате фрагментации водно-болотных угодий в Европе осталось несколько изолированных рефугиумов . Однако даже они не смогли сохранить разнообразие московской флоры. К асселиру исчезло множество семейств семенных папоротников , характерных для тропических водно-болотных угодий Москвы , включая Flemingitaceae , Diaphorodendraceae , Tedeleaceae , Urnatopteridaceae , Alethopteridaceae , Cyclopteridaceae и Neurodontopteridaceae .

Беспозвоночные

Истощение растений способствовало снижению концентрации кислорода в атмосфере . Высокий уровень кислорода сделал возможным появление огромных членистоногих того времени. Из-за уменьшения количества кислорода эти размеры больше не могли быть приспособлены, и, таким образом, между этим и потерей среды обитания гигантские членистоногие были уничтожены в этом случае, в первую очередь гигантские стрекозы ( Meganeura ) и многоножки ( Arthropleura ).

Позвоночные

Адаптированные к земле синапсиды , предшественники линии млекопитающих, такие как археотирисы, были среди групп, которые быстро оправились после краха.

Этот внезапный коллапс затронул несколько больших групп. Особенно пострадали лабиринтодонты- амфибии, в то время как амниоты (первые представители групп зауропсидов и синапсидов ) жили лучше, будучи физиологически лучше приспособленными к более засушливым условиям.

Амфибии могут выжить в холодных условиях, снижая уровень метаболизма и прибегая к перезимовке (т. Е. Проводя большую часть года без активности в норах или под бревнами). Однако это не эффективный способ справиться с продолжительными неблагоприятными условиями, особенно с высыханием . Амфибии должны возвращаться в воду, чтобы отложить яйца, в то время как у амниот есть яйца, которые имеют мембрану, которая удерживает воду и позволяет газообмену вне воды. Поскольку земноводные обладали ограниченной способностью адаптироваться к более засушливым условиям, преобладавшим в пермской среде, многие семейства земноводных не смогли занять новые экологические ниши и вымерли.

Синапсиды и сауропсиды завоевали новые ниши быстрее, чем земноводные, и новые стратегии питания, включая травоядность и плотоядность , раньше были только насекомоядными и рыбоядными .

Возможные причины

Атмосфера и климат

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

Каменноугольный период характеризуется образованием угольных отложений, которые образовались в контексте удаления атмосферного углерода. В позднем среднем пенсильване (позднемосковском) начался цикл аридификации . 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 ледяной лед покрыл большую часть южного континента Гондвана . 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 тропических лесов ликопсид пережило этот первоначальный климатический кризис. Концентрация углекислого газа в атмосфере упала до одного из своих глобальных минимумов за все время в Пенсильвании и ранней перми .

Затем последовавший период глобального потепления изменил климатическую тенденцию; оставшиеся тропические леса, неспособные выжить в быстро меняющихся условиях, были окончательно уничтожены.

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

Вулканизм

После восстановления центра Большой магматической провинции Скагеррак (SCLIP) с использованием новой системы отсчета было показано, что плюм Скагеррак поднялся от границы ядро-мантия (CMB) до своего положения ~ 300 млн лет назад. Интервал основного извержения произошел в очень узком временном интервале 297 ± 4 млн лет. Формирование рифта совпадает с границей московского и касимовского ярусов и крахом каменноугольного дождевого леса.

Климат и геология

Изменение палеоклимат глобального характера произошли во время и касимовского московский. Атмосферное высыхание (ирификация) произошло в среднем и позднем периоде Пенсильвании, что совпало с резкими изменениями фауны у морских и наземных видов. Это изменение было зарегистрировано в палеопочвах , которые отражают период общего снижения гидроморфности , увеличения 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.

Ископаемые участки

Ископаемый ликопсид , вероятно, Sigillaria , из Джоггинса, с прикрепленными корнями стигмария

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

• Гамильтон, Канзас , США
• Jarrow Tyne & Wear, Великобритания
• бывшая шахта Линтон в Салин-Тауншип, округ Джефферсон, Огайо , США
• Ниржаны , Чешская Республика
• Джоггинс, Новая Шотландия , Канада

Ископаемые скалы Джоггинс в заливе Фанди в Новой Шотландии, внесенные в список Всемирного наследия ЮНЕСКО, являются особенно хорошо сохранившимися ископаемыми. Ископаемые скелеты, встроенные в осыпающиеся морские скалы, были обнаружены сэром Чарльзом Лайелем в 1852 году. В 1859 году его коллега Уильям Доусон обнаружил старейшего известного предка рептилий, Hylonomus lyelli , и с тех пор были найдены еще сотни скелетов, в том числе самый старый синапсид. Protoclepsydrops .

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Полли, Дэвид (2011). «Кризисы каменноугольного периода» (PDF) . Департамент геологических наук Университета Индианы. Архивировано из оригинального (PDF) 11 января 2012 года . Проверено 4 сентября 2011 .
• Ринкон, Пол (ноябрь 2010 г.). «Обрушение тропических лесов дало толчок эволюции рептилий» . BBC News . Проверено 30 июня 2019 .
• Мирский, Стив (ноябрь 2010 г.). «Обрушение древних тропических лесов увеличило разнообразие рептилий» . Подкаст Scientific American . Проверено 30 июня 2019 .
• Фалькон-Лэнг, Ховард (декабрь 2010 г.). «Дивный новый мир рептилий» . Планета Земля Онлайн . Проверено 30 июня 2019 .
• «Каменноугольный климат и происхождение амниот» . Группа исследований палеобиологии и биоразнообразия, Департамент наук о Земле, Бристольский университет. Апрель 2011. Архивировано из оригинала 25 марта 2017 года . Проверено 30 июня 2019 .
• Причард, Хэмиш (август 2011 г.). «Ранние леса приручили дикие реки» . BBC News . Проверено 30 июня 2019 .