生物是如何从史上最大的灭绝中恢复过来的——三叠纪前期的世界—(重田康成/古生物研究者)
11/14 (星期五) 20:10发布
从11月1日开始举办！ 在东京上野的国立科学博物馆举办的特别展“大灭绝展——生命史的五大五”的监修者之一的重田康成先生为您带来关于大量灭绝的最新解说。
在俄罗斯符拉迪沃斯托克近郊采集的三叠纪前期的优佛莱明吉特斯属菊石。 (照片提供:重田康成)
地球史上最大的灭绝发生在距今约2亿5200万年前的二叠纪和三叠纪的边界。 陆上生物的97%、海洋生物的80~86%的物种灭绝，之前的生态系统受到了毁灭性的打击。 据说大灭绝的原因是火山活动引起的超温暖化和由此引起的海洋无氧化，接下来的三叠纪前期也是极端温暖干燥的气候。画廊:特别展“大灭绝展——生命史五大要素”看点照片和图片22张在那样的环境中，什么样的生物在哪里生活，生物多样性和生态系统是如何恢复的呢？ 我正在和地质学、古生物学、沉积学、岩石学等各个领域的研究者共同调查三叠纪前期的地球环境和生物。 介绍从迄今为止的研究中发现的灭绝后约500万年的世界。
了解三叠纪前期世界的窗口
符拉迪沃斯托克是俄罗斯面向太平洋的最大港口，是俄罗斯远东的政治、经济、文化中心。 充满欧洲气息的街道不断扩展，也被称为“离日本最近的欧洲”。 实际上，包括符拉迪沃斯托克在内的普里耶省南部广泛分布着三叠纪前期的地层，地层中连续记录着当时的地球环境和生物变化的情况。
图1 :浅海中三叠纪前期砂岩层和双壳贝类化石。 可以观察到缓慢曲折的波状“吊床状斜交层理”。 (照片提供:重田康成)
海岸大规模露出砂岩地层，其中可以观察到波长为1~数米的缓慢曲折的波状结构(图1 )。 这是一种叫做“吊床状斜交层理”的沉积构造，是在水深低于几十米的海底，由暴风雨般的巨浪和水流形成的。 这个砂岩层含有丰富的双壳贝、螺、菊石、腕足类等，说明当时浅海里生活着各种各样的生物。
图2 :三叠纪前期的泥岩层，由稍深的海形成。 厚几毫米的沙薄层发达。 (照片提供:重田康成)
相对于浅海的沙子，水深超过几十米的海底堆积了黑色的泥(图2 )。 泥岩中发展了几毫米厚的砂薄层，还含有许多黄铁矿的结晶。 一丝不乱的砂岩薄层意味着，在当时的海底，没有生物能在海底爬行，钻进泥里搅拌泥土。 另外，黄铁矿的结晶意味着海底是厌氧的环境。 由此可见，比波浪没有影响的数十米深的海底，由于缺氧，是生物不推荐的环境。
深海中多产菊石之谜
图3 :夹在泥岩中的砂岩层中多产菊石。 (照片提供:重田康成)
黑色泥岩可能夹有几厘米至几十厘米厚的砂岩层，其中可能含有大量菊石(图3 )。 实际上，这一砂岩层是由于海底滑坡，浅海泥沙被搬运到更深的海底堆积形成的。 也就是说，菊石并不是生活在泥土堆积的深海中，而是原本生活在浅海中，其壶通过海底滑坡与沙子一起被搬运到深海底。 在全世界各个时代的菊石中也可以看到类似的产状。 虽说会出现菊石，但并不一定就在栖息地附近，要考察它们曾在哪里居住，重要的是仔细观察所含地层的特征。
与存活下来的鹦鹉螺类特异的“异常卷”
图4 :三叠纪前期的鹦鹉螺同类(左:曲马瑟拉斯，右:冠状病毒)。 (照片提供:重田康成)
符拉迪沃斯托克近郊三叠纪前期的地层中多产鹦鹉螺同类(图4 )。 特雷马特·塞拉斯( Trematoceras )是一种有圆锥形壶的鹦鹉螺。 同样的东西在古生代非常繁荣。 特雷马特·塞拉斯是幸存于大灭绝的同类之一，但在三叠纪末灭绝了。 与现在的鹦鹉螺相关的同类也幸免于大灭绝，但在三叠纪前期，特殊形态的鹦鹉螺同类也出现了。 冠状病毒( Gyronautilus )是壶卷融化后的“异常卷”形态的鹦鹉螺的同类。 到目前为止，只在海参崴近郊的三叠纪最前期(大灭绝约130万年)的地层中发现。 实际上，这种“异常缠绕的鹦鹉螺”，在古生代有一些被确认，但在中生代和新生代则没有。 异常卷与正常卷相比，由于浮心和重心分离，在静止状态下比较稳定，但游泳时会像钟摆一样上下摆动，因此可能不擅长游泳。 随着生态系统从大灭绝中恢复，变得复杂，异常卷的鹦鹉螺变得难以生存，可能消失了。
巨大的鱼龙类
图5 :三叠纪前期大型鱼龙类肱骨化石。 (照片提供:重田康成)
鱼龙类是三叠纪前期出现的、形似鱼的海洋爬行动物。 最古老的鱼龙类，在中国和泰国的三叠纪前期后期(大灭绝约450万年后)的地层中被发现。 都是全长1米以下的小东西，或者是过于零碎而无法分辨全长的东西。符拉迪沃斯托克近郊也发现了几乎同一时期的鱼龙类骨骼化石。 其中引人注目的是长13厘米的肱骨化石(图5 )，根据这块骨头推测这种鱼龙类的体长约为5米。 根据这个发现，在大灭绝450万年的地质学上，在极短的时间内，鱼龙类就达到了与现代的顶点捕食者逆戟鲸和大白鲨相当的大小( Nakajima et al .，2022 )。 宫城县也发现了很多乌塔龙等鱼龙类化石，这些都是大灭绝约500万年后的东西。
菊石武装化
海参崴近郊三叠纪前期的地层中，也多产菊石。 三叠纪前期的中期(大灭绝约350万年后)为止，壶的表面大多是平滑的，但在三叠纪前期，到了后半(大灭绝约400万年后)，萝莉提斯( Tirolites )等壶表面有尖锐刺的东西(图6 ) 由于这一时期与包括鱼龙类在内的海里的爬虫类和鱼类增加的时期一致，长着尖刺的菊石的增加可能暗示着捕食-被食关系的强化，也意味着被大灭绝破坏的生态系统有了恢复的征兆。
从大灭绝中恢复生态系统
根据迄今为止的调查，得知到三叠纪前期的中期为止，不受波浪影响的比数十米深的大海因为缺氧而无法居住，大部分生物居住在浅海。
图7 :被生物搅拌均匀的泥岩(左)和含有大量海百合骨片的砂岩(右)。 (照片提供:重田康成)
然而，到了大灭绝约400万年后的三叠纪前期的后半段，堆积在深海底的泥岩出现了变化。 泥岩为块状，不再可见薄砂岩薄层(图7左)。 这意味着泥土被生物搅拌了。 也就是说，之前的缺氧情况略有缓解，随之小生物似乎也能在深海中生存了。 海洋缺氧是全球变暖因为是由诱发的，所以可能发生了全球变暖的缓和。 在这个时期，鱼龙类(图5 )增加，浅海中栖息着大量的海百合(图7右)、用刺武装的菊石(图6 )等，似乎形成了更加复杂的生态系统。 据说生态系统的恢复是在三叠纪中期。 实际上，从大灭绝开始花了600多万年。 虽然恢复过程的详细情况还不十分清楚，但可以认为恢复与包括缓解低氧环境在内的地球环境变化有密切关系。 海参崴近郊的三叠纪地层和化石，期待今后也能就从大灭绝中恢复提供很多有益的信息。国立科学博物馆正在举办的特别展“大灭绝展——生命史的大五》中，展示了大量在符拉迪沃斯托克近郊采集的三叠纪前期化石。 “异常卷鹦鹉螺”的冠状病毒标本是世界上保存状态最好的。 平时在冰箱里会被严密保管，请趁此机会一定要在会场观看。 ◆隶属于重田康成(古生物研究者)国立科学博物馆生命史研究部环境变动史研究组。 从全世界的地层中挖掘出菊石，致力于“是什么样的生物”“哪个时代住在哪里”“是如何变成化石的”等主题。 (参考文献) Nakajima，y .，Shigeta，y .，Houssaye，a .，Zakharov，Y. D .，Popov，A. M. and Sander，m .， 2022:early Trias sic ichthyopterygian fossils from the Russian far east.scientific reports， 12 (5546 ).https://www./articles/s 41598-022-09481-6 *特展“大灭绝展——生命史之五”官方主页: https
文=重田康成