白垩纪

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白垩纪
145–66百万年前

早白垩世(1.05亿年前)的地球

全时期平均大气O
2
含量
约18 Vol %[1]
(为现代的90% )
全时期平均大气CO
2
含量
约1700 ppm[2]
(为前工业时期6倍)
全时期平均地表温度 约18℃[3]
(高于现代4℃)


è(英语:Cretaceous,符号记为K,是德文的白垩纪(Kreidezeit)缩写)是地质年代中生代的最后一个纪,长达8000万年,是显生宙的最长一个阶段。白垩纪因欧洲西部该年代的地层主要为白垩沉积而得名。白垩纪位于侏罗纪古近纪之间,约1亿4550万年(误差值为400万年)前至6550万年前(误差值为30万年)。发生在白垩纪末的灭绝事件,是中生代与新生代的分界。

陆地上,白垩纪和侏罗纪中晚期一样,恐龙总目占据了陆地所有阶层的生态位,晚白垩世更是恐龙物种数量的巅峰,并且恐龙的后代——鸟类早在白垩纪早期就已经展开了丰富的平行演化,即使把这些鸟类剥离恐龙的计算范畴,恐龙的物种数量依然是有史以来的最多。与此同时,白垩纪陆地上的滑体亚纲、哺乳动物也呈现出侏罗纪所没有的爆发式增长扩散,虽然恐龙依然是陆地的绝对优势物种,但是中下层生态位则挤进了更多的小型掠食者。

海洋里,侏罗纪海中的王者鱼龙超目上龙亚目逐渐凋零并灭绝,但和上龙亚目同宗、和鱼龙超目同时期出现的蛇颈龙亚目却继续繁盛,白垩纪末期鳞龙超目中的沧龙超科崛起,迅速成为新一代海中顶级掠食者,甚至在很多淡水流域挤压鳄鱼的生态位;而头足纲中的菊石亚纲则继续繁盛,鱿鱼章鱼等现今也能看到的新头足类开始壮大;硬骨鱼中的乞丐鱼目迅速壮大,并且成为地球历史上少有的海洋硬骨鱼顶级掠食者;软骨鱼中的鲨鱼重归顶级生态位;甚至鸟类中的黄昏鸟目也在海洋中有一席之地。以现代海洋的标准来看,白垩纪的海洋环境异常凶险,在每个海洋物种类群里面几乎都有大型掠食者出现瓜分海洋资源,因此又被古生物爱好者戏称为“地狱水族馆”。

天空中,翼龙目保持着天空顶级掠食者的地位,并且体型增大,不过种类数量却缓慢减少,树栖生态位、低空生态位逐渐被鸟类中的反鸟亚纲霸占。

地质年代

白垩纪是在1822年由比利时地质学家第哈罗伊英语Jean d'Omalius d'Halloy研究巴黎盆地时所提出[4]。其名称在拉丁文意为“黏土”[5],意指上白垩纪地层里常见的白垩,由海生非脊椎动物身上甲壳的碳酸钙沉积而成,尤其是球石粒。这些白垩黏土层可在欧洲大陆与不列颠群岛(尤其是著名的多佛白色峭壁)发现。

年代测定

如同其它古远的地质时代,白垩纪的岩石标志非常明显和清晰,其开始的准确时间却无法非常精确地被确定,其误差在几百万年之间。在侏罗纪与白垩纪之间没有灭绝事件或生物演化的特点,可以明确分开两个年代。白垩纪结束的时间定的比较准确,是在6550万年至6590万年前结束[6],那时全地球的岩石层都含大量的。一般认为,那时有一颗巨大的陨石撞击地球,在今墨西哥犹加敦半岛留下一个大型陨石坑。这个陨石造成了大量生物灭绝,史称白垩纪-第三纪灭绝事件

白垩纪亚层

早期的科学文献将白垩纪分为三个时期,依年代早晚为:纽康姆世(Neocomian)、高卢世(Gallic)、森诺世(Senonian)。目前的科学文献一般将白垩纪分为晚、早两世,共计11期,都以欧洲的地层为名。

岩层

白垩纪的海平面变化大、气候温暖,显示有大面积的陆地由温暖的浅海覆盖。白垩纪是以欧洲常见的白垩层为名,但在全球其他地区,白垩纪的地层主要由海相的石灰岩层构成,这些海相石灰岩层是在温暖的浅海环境形成。高的海平面会造成大范围的升降作用,因此形成厚的沉积层。由于白垩纪的地层厚、时代较近,全球各地常发现白垩纪地层的露头。

白垩纪地层中常见白垩的成分。白垩是由海生颗石藻钙质外壳微粒(球石粒)沉积而成;颗石藻是种白垩纪常见的藻类

在欧洲西北部,常发现上白垩纪的白垩沉积层,包括:英格兰南岸的多佛白色峭壁法国诺曼底海岸、以及低地国家德国北部、丹麦沿岸。白垩的质地并不坚固,因此这些沉积层的质地松散。这些地层还包括石灰岩砂质岩。这些地层可发现海胆箭石菊石、以及海生爬行动物(例如沧龙)的化石。

欧洲南部的白垩纪地层多为海相地层,主要由石灰岩、与少数的泥灰构成。在白垩纪时期,阿尔卑斯山造山运动还没发生,所以欧洲南部的白垩纪地层当时多为特提斯洋周围的大陆棚

在白垩纪中期,海洋低层的流动停缓,造成海洋的缺氧环境。全球各地的许多黑色页岩层,即是在这段时期的缺氧环境形成[7]。这些页岩层是重要的石油天然气来源,例如北海

地理

在白垩纪,盘古大陆完全分裂成现在的各大陆,但是它们和现在的位置全不相同。大西洋还在变宽。北美洲自侏罗纪开始,形成多排平行的造山幕,例如内华达造山运动,与之后的塞维尔造山运动拉拉米造山运动

在白垩纪初期,冈瓦那大陆仍未分裂,而后南美洲南极洲澳洲相继脱离非洲印度马达加斯加还连在非洲上。南大西洋印度洋开始出现。这些板块运动,造成大量的海底山脉,进而造成全球性的海平面上升。非洲北边的特提斯洋在变窄。西部内陆海道北美洲分为东西两部,这个海道在白垩纪后期缩小,留下厚的海相沉积层,夹杂者煤矿床。在白垩纪的海平面最高时期,地表上有1/3的陆地沉浸于海洋之下[8]

白垩纪因为黏土层而著名,这个时期形成的黏土层多于显生宙的其他时期[7]中洋脊的火山活动,或是海底火山附近的海水流动,使白垩纪的海洋富含,接近饱和,也使得钙质微型浮游生物的数量增加[7]。分布广泛的碳酸盐与其他沉积层,使得白垩纪的岩石纪录特别多。北美洲的著名地层组包括:加拿大亚伯达省恐龙公园组美国堪萨斯州的海相烟山河黏土层、晚期的陆相海尔河组。其他的著名白垩纪地层包括:欧洲威尔德(Weald),亚洲中国热河群蒙古耐梅盖特组等。白垩纪末期到古新世早期,印度发生大规模火山爆发,形成现在的德干暗色岩

气候

白垩纪时期的等温线地图,年均温比现代温度高约摄氏5度左右

巴列姆阶时期的气候出现寒冷的趋势,这个变化自侏罗纪最后一期就已开始。高纬度地区的降雪增加,而热带地区比三叠纪、侏罗纪更为潮湿[9]。但是,冰河仅出现高纬度地区的高山,而较低纬度仍可见季节性的降雪。

在巴列姆阶末期,气温开始上升,持续到白垩纪末期[10]。气温上升的原因是密集的火山爆发,制造大量的二氧化碳进入大气层中。中洋脊沿线形成许多热柱,造成海平面的上升,大陆地壳的许多地区由浅海覆盖者。位在赤道地区的特提斯洋,有助于全球暖化。在阿拉斯加州格陵兰发现的植物化石,以及在南纬75度以南地区的白垩纪地层中发现的恐龙化石,证明白垩纪的气温相当温暖[7]

热带地区与极区间的温度梯度平缓,原因可能是海洋的流动停滞,并造成行星风系的虚弱。分布广泛的油页岩层,以及缺氧事件,可证实海洋的流动停滞[7]。根据沉积层的研究指出,热带海温约为摄氏42度,高于现今约摄氏17度;而全球的海水平均表面温度为摄氏37度。而海洋底层温度高于目前的温度约摄氏15到20度[11][12]

生物

植物

开花植物被子植物)在白垩纪开始辐射进化,但直到坎潘阶才成为优势植物。比如榕树悬铃木等一些大型被子植物于坎潘阶开始出现。裸子植物仍继续繁盛,例如松柏目银杏目苏铁目的森林[13],而本内苏铁目在白垩纪末灭亡。而真蕨木贼蕨类仍然相当茂盛地生长着。

陆栖动物

动物界里,哺乳动物还是比较小,只是陆地动物的一小部分。陆地的优势动物仍是主龙类爬行动物,尤其是恐龙,它们较之前的侏罗纪时期更为多样化。翼龙目繁盛于白垩纪时期,但它们逐渐面对鸟类辐射适应的竞争。

陆地动物的场景可能是这样的:在横跨南英格兰比利时威尔顿湖的岸边,禽龙高齿龙一伙恐龙进食采得的木贼,另一面肉食型恐龙则也在接近猎物。在流过低地平野的河川里,重爪龙正捕食着鱼类。

中国辽宁省炒米店子组发现了大量的白垩纪早期小型恐龙、鸟类、以及哺乳类。这里发现的多种手盗龙类,被视为恐龙与鸟类间的连结,其中包括数种有羽毛恐龙

昆虫在这个时期继续多样化,出现了蚂蚁白蚁螳螂等等。

海生动物

海洋里,鳐鱼和现代鲨鱼已经基本成型,真骨鱼类开始辐射演化。海生爬行动物则包括:生存于早至中期的鱼龙类、早至晚期的蛇颈龙类、白垩纪晚期的沧龙类

杆菊石具有笔直的甲壳,属于菊石亚纲,与造礁生物厚壳蛤同为海洋的繁盛动物。黄昏鸟目是群无法飞行的扇尾鸟类,可以在水中游泳,如同现代䴙鷉有孔虫门球截虫科(Globotruncanidae)与棘皮动物(例如海胆海星)继续存活。在白垩纪,海洋中的最早硅藻(应为质硅藻,而非质硅藻)出现;生存于淡水的硅藻直到中新世才出现。对于造成生物侵蚀的海洋物种,白垩纪是这些物种的演化重要阶段。

灭绝事件

马斯特里赫特期末期,曾发生大幅度的生物多样性衰退事件,时间相当于K-T界限。在灭绝事件过后,造成许多空缺的生态位,生态系统花了长时间才恢复原本的多样性[14]

虽然白垩纪-第三纪灭绝事件造成许多物种灭绝,但不同的演化支,或是各个演化支内部,呈现出明显差异的灭绝程度。由于大气层中的微粒遮辟了阳光,减少抵达地表的太阳能,依赖光合作用的生物衰退或灭绝。在白垩纪晚期,食物链底层是由依赖光合作用的生物构成,例如浮游植物与陆地植物,如同现今的状况。证据显示,草食性动物因所依赖的植物衰退,而数量减少;同样地,顶级掠食者(例如暴龙)也接连受到影响[15]

颗石藻(Coccolithophore)与软体动物(包括菊石亚纲厚壳蛤、水生蜗牛),还有以上述硬壳动物维生的动物,在这次灭绝事件中灭亡,或遭受严重打击。例如,沧龙类被认为以菊石为食,这群海生爬行动物在白垩纪-第三纪灭绝事件中灭亡[16]

杂食性食虫性、以及食腐动物在这次灭绝事件中存活,可能因为它们的食性较多变化。白垩纪末期似乎没有完全的草食性或肉食性哺乳动物。哺乳动物与鸟类借由以昆虫蚯蚓、蜗牛…等动物为食,而在K-T事件中存活,而这些动物则以死亡的植物与动物为食。科学家假设,这些生物以生物的有机碎屑为生,因此得以在这次植物群崩溃的灭绝事件存活[14][17][18]

在河流生物群落中,只有少数动物灭亡;因为河流生物群落多以自陆地冲刷下来的生物有机碎屑为生,较少直接以活的植物为生[19]。海洋也有类似的状况,但较为复杂。生存在浮游带的动物,所受到的影响远比生存在海床的动物还大。生存在浮游带的动物几乎以活的浮游植物为生,而生存在海床的动物,则以生物的有机碎屑为食,或者可转换成以生物的有机碎屑为食[14]

在这次灭绝事件存活下来的生物中,最大型的陆地动物是鳄鱼离龙目,是半水生动物,并可以生物碎屑为生。现代鳄鱼可以食腐为生,并可长达数月未进食;幼年鳄鱼的体型小,在头几年多以无脊椎动物、死亡的生物为食。这些特性可能是鳄鱼能够存活过白垩纪末灭绝事件的关键[17],但是此灭绝事件也重创了鳄鱼的多样性[20][21]

参考

外部链接