现代生命时代的发展-海洋知识篇

现代生命时代的发展

白垩纪的结束标志着新生代——现代生命时代的开始。新生代的时间跨度从6500万年前直到现在，它与以往的历史时期有着显著的差别。这时，生命发展的条件已经具备，就看谁能够适应、对抗和忍受正在变化的环境条件了。脆弱的物种将不得不与捕食者和多变的环境做斗争;只有强健的个体才能生存。在海底和陆地上，形成了高耸的山脉，永久性地改变了地球的气候。海洋的温度和环流都发生了意义深远的变化，影响着地球和地球上生命的分布。哺乳动物成为陆地的统治者，并最终进化成为人类的祖先。

与较早的历史时期相比，我们对新生代的了解比过去的历史时期要多得多，因为我们能够得到更完整的化石和岩石记录。虽然描述新生代的著作非常多，但这一时期仅仅只占了地球45亿年历史的1.5%。

在6500万年前，当K－T撞击的尘埃和灰烬落尽的时候，地球的表面开始变得有些和现代相似了，出现了广阔的陆地和越来越大的海盆。这时，早期的南大西洋位于非洲和南美大陆之间，狭窄的北大西洋正在欧洲和北美大陆之间形成。曾经和南极洲相连的澳洲大陆已经分离开来，并慢慢向北移动。同时，印度板块已经与非洲大陆分离，并向北移动，很快将与亚洲大陆相撞。新生代早期，大陆位置的改变和海盆的扩张对古代海洋的环境有较大的影响，不久，对整个地球都将产生影响。古地中海水道和它的赤道环流停止了。澳洲和南美大陆正向北移动，南极洲更加接近南极，一股新的环流正沿着南部大陆形成。地球正在变成一个有着多个海盆的星球，一条巨大的海底裂缝和山脉横贯地球的表面，像一个不断扩大的伤口一样。最后，大洋中脊将在地球表面蜿蜒达60000公里，成为地球上最大的但沉没于海底的山脉。

目前的一个理论认为，在新生代早期6000～5500万年前，当地球和地球上的生物正在从K－T碰撞中复苏时，是一段陆地上和海洋中发生强烈的全球变暖的时期。可能加勒比海猛烈的火山喷发和大量的甲烷涌出海底，使得地球变得更加温暖。有人认为，海洋变暖和它所引起的深层海水的滞流导致了另一次大规模的海洋生物的灭绝，尤其是深海有孔虫的许多种类。陆地上，全球变暖的这段时期为哺乳动物的繁殖和它们在大陆上的扩张铺平了道路。

那些经历了中生代后期行星大碰撞生存下来的生物开始复苏，随着新生代的推移，新的世界秩序开始形成。陆地上，植物开始生长，将大地变成一片绿色。气候温暖而湿润;热带森林从赤道延伸到中纬度地区，林地出现在两极地区。没有了食草恐龙的觅食，植被生长繁茂。在大爆炸中生存下来的小型哺乳动物在大陆上扩张，种类多样化起来，不断填补着恐龙留下的空缺。随着哺乳动物形体的增大，它们能适应更特殊的环境，进入新的栖息环境，例如海狮、海豹和海象能够在水中嬉戏玩耍。随后，鲸鱼和海豚出现在海洋中。

早期的鲸鱼是一些有齿的种类，同海豚、逆戟鲸(ORCAS)和抹香鲸一样。与它们在陆地上的哺乳动物同类们不同的是:鲸鱼没有毛发或毛皮，而是代之以光滑的皮肤，这有助于它们在水中游动。鲸鱼进化出厚厚的皮下脂肪层，使它们在冷水中也能保持温暖;在陆地上用于行走的四肢消失或转变成了桨状物;外鼻孔从头部前端移到头骨的顶端或后部，成为呼吸的通道。鲸鱼拥有巨大的有弹性、可折叠的肺，有利于它们的深海潜泳;它们的耳朵变得对水下的声音和震动敏感，这使鲸鱼和海豚进化出回声定位的本领。后来，海洋中出现了须鲸类，如露脊鲸和巨大的蓝鲸，它们有着带绒毛的颚或鲸须，使它们能从海水中过滤出大量的虾、浮游类和小鱼。

鲸鱼的祖先是一个多年来争论的问题。虽然，我们知道鲸鱼是从陆地的四足哺乳动物进化而来的，但是，我们并不知道是哪种动物进化成了鲸鱼，也无法明白为什么这种动物要放弃陆地而重返海洋。根据牙齿的惊人相似性，一些古生物学家认为，鲸鱼是一种像狼的哺乳动物进化来的。另一方面，科学家利用DNA分析，认为鲸鱼是从一组动物进化而来的，这些动物包括河马、骆驼和猪。最近，在巴基斯坦发现了大约5000万年前的鲸鱼骨骼化石，但这一发现并没有解决进化上的争论，反而加深了谜团，因为这些化石并不支持上述任何一种理论，这个谜至今尚未揭开。

在新生代，海洋哺乳动物之所以能成功地占领海洋，是因为海洋中有大量的食物资源。中生代的幸存者因为竞争对手的灭绝而在海洋中大量繁殖。光合浮游生物，如硅藻、腰鞭毛虫、颗石鞭毛藻等快速繁殖起来，随后带动了食草类、滤食类和食腐动物的繁荣。海洋中并没有新的种群出现，但甲壳类、放射虫类、贝类、珊瑚、苔藓虫类、海胆、海星和有孔虫类大量繁殖。一种大型的硬币状的有孔虫的繁殖数量如此之多，以至于它们的碳酸钙外壳在海底累积，形成了厚厚的沉积层。年复一年，富含有孔虫外壳的沉积层硬化形成石灰岩，并在一次重要的造山运动中冲出了地面。后来，古埃及人认识到了这种富含有孔虫外壳的石灰岩的美丽和实用性，就将它们开采出来，用以建造金字塔和神秘的狮身人面像。

新生代时期，腕足类动物的数量下降，只有有限的物种经受住了时间的考验。相反，软体动物则在新生代的海洋中繁盛起来，成为地球上数量最多、种类最具多样性的生物之一。随着软体动物的多样化，它们形成了许多美丽、精致、色彩鲜艳的贝壳。扇贝、蚌、牡蛎、蜗牛、乌贼、章鱼和贻贝开始了对海洋微妙的统治。这时，珊瑚再次成为礁石的主要制造者，而苔藓虫虽然还有，但退居次席。海底海百合的领地消失了，海百合退隐成为一种有点隐秘的存在于海底的角落和缝隙中的一种生物。硬骨鱼类的数量暴增，以前所未有之势遍布海洋。鲈鱼、笛鲷、海马、旗鱼、鳋、剑鱼、金枪鱼和各种各样的鱼类数量众多。软骨鱼类，如鲨鱼和鳐同样繁盛。已经发现了大如人类手掌的鲨鱼牙齿，经测年证明来自于新生代早期。根据牙齿的庞大尺寸，科学家估计这种叫做Carcharodon megaloden的鲨鱼能长到12米长(39英尺)，大小是它的现代种类——大白鲨的两倍。海龟、鳄鱼和海鸟也出现在早期的新生代海洋中。

但不久后，地球的环境再次发生改变。巨大的造山运动开始出现，并发生了一系列导致地球长期寒冷的事件。北美板块向西飘移，与太平洋板块相撞，使得北美大陆的边缘受到挤压而抬升，曾经位于海底的沉积物上升、堆积而形成了落基山脉。印度板块慢慢地挤进亚洲大陆，形成了高大的喜马拉雅山脉。在这里，印度板块和亚洲板块的碰撞范围绵延2900公里，高山抬升到海平面上8854米处。喜马拉雅山成为陆地上的世界第一高山，而且，由于板块的汇聚还在继续，喜马拉雅山将仍以每年1厘米的速率抬升。阿尔卑斯山和比利牛斯山也形成于新生代早期。曾经位于海底的生物和沉积物抬升形成了山峰和沟谷。风和雨洗荡着新的山崖，新露出来的富含有机质的浅海沉积物在风化作用下，释放出二氧化碳，进入大气层，引起气候变暖。因为风和雨的侵蚀，山坡上的沉积物消失殆尽，暴露出地壳深处的岩石。这些岩石由于成分上的原因，不可能向大气层释放二氧化碳;相反，它们就像在陆地上以令人难以置信的密度生长的植被所做的那样，反而吸收了大量的二氧化碳。大气中的二氧化碳的浓度下降，全球气候开始变冷。不同纬度的温度差异增大了:极地地区变得更加寒冷;热带地区虽然变凉，但仍相对较暖。

海洋中，水温也开始下降，不同纬度之间的温度差别加强了水流循环。产生二氧化硅的浮游生物，例如硅藻和放射虫类，在寒冷的中低纬度地区繁衍。大约3800万年前新生代的中期，海洋中发生了一次事件，强烈地改变了海洋环境，标志着地球气候的一次重大改变。这时，深海中的海水寒冷刺骨。从深海有孔虫的外壳获取的证据表明，这时海底的水温下降到了4℃～5℃。

生物的外壳难道是古代的温度计吗?科学家已经发展出一种巧妙的技术，可以利用有孔虫外壳中的氧同位素的组成来计算古代海洋的温度。氧有两种稳定的同位素，氧16和氧18。在海洋生物的碳酸钙外壳中，这两种同位素的比例依赖于海水环境中的同位素组成以及生物生长时海水的温度。在海水中，氧向位素的比例受到两种条件强有力的控制，即海水的温度以及地球上是否存在大量的冰。有孔虫外壳的氧同位素的组成可以用一种叫质谱仪的仪器测量出来。然后，根据外壳中氧同位素的比例和对有孔虫生长时海水的组成的估计，科学家就能计算出古代海洋的近似水温。氧同位素法，尤其是利用深海岩心的有孔虫外壳，已经成为研究古代海洋温度、海平面的变迁和地球以往的冰期历史的最重要的方法一。

大约3800万年前，臣量的冷水涌入深梅。许多生活在海底或接近海底的生物因为突如其来的水温改变而死亡。强壮的种类和那些能迁移到温水环境中的种类活了下采。但是，这股冷水来自何处呢?

大约在深海海水变冷的同时，南极洲周围的环境变得严寒刺骨。澳洲大陆已经移向北面，来自南印度洋和太平洋的冷水开始流进南极洲的一个小小的港湾——罗斯海，引发了第一次大规模的海冰的形成。在海冰形成时，淡水首先被冻结，盐分被排除，使得周围海水的盐度变高，盐度高的冷水因为密度高而沉入到周围密度低的海水下。因此，南极洲周围海冰的形成，导致了一系列的海水沉降，盐度高、密度大的冷水沉入海洋深处，使深海的海水变得冰冷。随之，顶层温暖而底部寒冷的海洋就变成了标准，受温度和盐度的变化驱动的海流模式开始出现。

大约2000万年前，地球还在发生着变化。非洲大陆的一条缝隙慢慢扩大，形成了狭长的红海，使得沙特阿拉伯向北移动靠向亚洲大陆，封闭了古地中海水道的遗留部分。古地中海剩余的部分成了一个几乎封闭的海洋——现代地中海。这样，发生在赤道周围的暖水的全球输运永久地停止了。从这时开始，赤道的暖水循环仅能在各自的海盆中发生。南方，南美大陆已经与南极洲分离，形成了现在的德雷克通道，在南极洲周围形成了一条真正的环极地洋流，随后南半球的海洋洋流发生了彻底重组。在南半球的高纬度地区形成了一个繁荣生长的区域;来自新西兰的化石表明，大约这个时候，有大量的鲸鱼和企鹅生活在这个地区。(www.xing528.com)

海洋、大陆和大气几乎已经具备了它们现代的模样。北大西洋正在扩张，格陵兰岛也已经从欧洲分离出去。将北大西洋和挪威海分开的冰岛山脊开始平静下来，并最终沉入海底。在北部的高纬度地区形成高密度的冷水向南流动，与北大西洋的海水混合，最终沉降入深海，表面温暖的海水开始沿着北大西洋的西边向北流动，形成了湾流。这时，大气中大约有21%的氧气，78%的氮气和少于1%的二氧化碳及其他气体。

北半球发生的变化以及南半球由于一条全球循环的洋流把南极洲孤立起来，使南极洲及其周围地区出现了大规模的冰盖。深色的地球表面，例如海洋，通过吸收大部分的光能而变得暖和;而那些被冰雪覆盖的浅色地区，有效地反射了太阳的能量而保持寒冷。冰盖覆盖面的增加提高了地球的反射效率，使地球进一步变冷。海洋中形成了一个新的洋流和温度的分配模式。从海水表层到深海，从高纬度的极地到低纬度的赤道，都存在温度上的差异性。海洋生物对温度梯度产生反应，并慢慢形成新的生物地质分布区。温水物种向海洋表面和赤道迁移，而冷水性动植物则移向极地和深海。南极洲冰盖的形成对地球有着深远的影响，它阻止了2000万年前地球气候的变暖。

随着全球性寒冷的来临，气候也变得干燥了。广阔的热带大草原和林地开始取代热带森林。食草动物发生进化，以便利用起不断增长着的可食性植被资源;灵长类出现，它们的家族将演化出人类。风速开始提高，而沿着海岸，海洋深层的冷水不断上涌，给海洋表面带来了丰富的营养物质。因此，光合浮游生物繁生，浮游动物增加，鱼类也繁殖起来，整个食物链都是欣欣向荣的景象。湾流变得更加强大，它将暖水推向北面，海水被冷却后从海底返回南方。南极洲的冰川固定了大量的水，导致了海平面大幅下降。

大约600万年前，变冷的过程和冰盖的产生使海平面下降了大约40米(130英尺)。地中海与大西洋分离，海水不再进入，使得地中海成为一系列大的内陆湖，因为沿着赤道分布，湖水被热带的阳光和热量烤晒着。随着水分的蒸发，地中海的盐度变得越来越高，就像现代的大盐湖一样。采自地中海海底深处的沉积物和岩心中，含有海水蒸发形成的矿物质的厚层，如石膏、岩盐及其他盐类，这说明地中海曾周期性地干涸，后来又重新充满海水。地中海的周期性干涸对海洋也有重要的影响，它降低了海水的盐度，使海冰可以在稍微高一点的温度下形成。越来越多海冰的形成又增加了地球表面的反射能力，使得气候更加寒冷。后来，不知何故，全球性的寒冷暂时停止了，地球又开始温暖起来。海平面上升，海水开始涌入地中海，形成了自然界最壮观的奇迹之一。海水从直布罗陀海峡汹涌而入，遇到了从入口的顶部到地中海海盆的底部将近2000米的落差，形成了一条，或者是一系列壮观的瀑布;海水以几千倍于尼亚加拉大瀑布的力量流入地中海。到500万年前，地中海再一次被充满。

这时，在南半球有着广阔的冰盖，而北半球却没有。但是，大约400万年前，阿拉斯加与东西伯利亚相连，关闭了北冰洋海盆，北冰洋里开始形成大量的冰块。这时，人类的祖先——用两条腿直立行走的灵长类动物，开始出现在非洲大陆上。现在还没有完全搞清楚，为什么北半球冰的形成花了那么长的时间。有人认为，这与南北美大陆之间的中美地峡的最终关闭有关。

大约300万年前，加勒比海巨大的板块运动导致巴拿马地峡抬升，关闭了南北美大陆之间的通道。因此，湾流加强了，更多的暖水流向北方，高纬度地区的降雨也显著增加。连接南北美的陆地造成的障碍也阻止了海洋物种在太平洋与大西洋之间的迁移。随着各个海盆变得越来越独立，海洋开始演化出各自不同的生物区系。因为太平洋比大西洋更古老，所以它拥有更丰富多彩的生物物种。

碳纪两栖动物生活景观

从那时起，随着地球在广泛的冰期寒冷和间冰期的温暖间循环，地球的气候将发生一起一伏的交替。在严寒的冰期里，空气和水体的温度寒冷，广阔的陆地地区被厚厚的冰雪覆盖着，海平面下降。岩石的遗迹和摩擦痕迹表明，北半球的大部分地区经常覆盖着冰块。在冰期的鼎盛时期，全球的气温比现的气温要低5℃(9°F)，2公里厚的冰层覆盖着1/3的地球表面，世界上有一半的海洋被冰山覆盖。随着海平面的急剧下降，更多的陆地暴露出来，海岸线向海洋推进了16公里。河流沿着暴露出来的陆地边缘，冲蚀出深深的河谷和峡谷，热带地区收缩到几乎接近赤道。海洋和陆地上的生物都迁移到了足够温暖的地区。

在间冰期，空气和海洋是温暖的，冰雪融化，海平面上升，海洋开始扩张。陆地被海水淹没，海岸线向内陆推移，河口充满了沉积物，冰川开始退却。陆地上冰盖的溶解使得陆地明显地反弹了:冰川巨大的重量压迫着地壳，当冰消融后，地壳慢慢地回升。目前，北半球曾经被冰川所覆盖的地区仍然以每年几厘米的速率抬升着。因为大气和海洋温度的上升，喜温的海洋和陆地生物向南北半球的高纬度地区扩散。热带地区扩张，寒冷的地区变小了。珊瑚礁繁衍着，沉积了厚厚的石灰岩。大约125000年前在一个温暖而高海面的时期，佛罗里达的正南面形成了一个长长的、月牙形的珊瑚礁。后来，在下一个冰期里海平面下降后，这一向西弯曲的珊瑚礁就形成了一系列的岛屿，现在称为佛罗里达暗礁。

在新生代后期，全球的温度经历了30次主要的波动以及次数更多的微小的变化。地球上的洋流、海平面、气候和生物的分布都随着全球的冰期变化而起伏。

最近，一个研究小组模拟了大约18000年前，冰川最后一次覆盖陆地时的全球气候。他们使用了所有可用的数据，包括来自冰芯及深海沉积物岩芯的数据，有孔虫外壳的氧同位素比率和计算机模拟技术。从他们的结果中可以看出:厚厚的冰盖覆盖了北半球的大部分地区，并一直扩展到南极洲附近，海平面比现在低了将近85米(大约275英尺)，许多的森林变成了草地和沙漠;海洋普遍比现在冷，可能低2℃～3℃，洋流比温暖时期的强大。

几十年来，科学家们都试图解释新生代即将结束时地球气候的上下反复。目前，最为广泛接受的理论是天文学家米兰科维奇提出的。他推测，地球轨道和旋转的变化可能导致，地球所接收的阳光的总量发生周期性的变化，结果使新生代的温度产生波动。其他的一些因素，如大陆和洋流的结构改变、造山运动、地球反射率的变化以及大气中的二氧化碳含量，也被认为在控制地球的气候改变中起了一定的作用。

在最后一次冰期结束时，大约15000年前，随着气候变暖，地球从冰封中苏醒过来。海洋的温度在增加，海平面也以每年8毫米的速率上升着。海洋中的环流逐渐减慢，喜温生物又开始扩展它们的领地。大约5000年前，海平面的上升速率减慢到了每年1～2毫米，地球气候继续变暖。到了本世纪，地球的变暖还在继续——有人还会说，气候正以一种不正常的速率变暖着。大气中仍然包含21%的氧气和78%的氮气，但二氧化碳的量增加着，使地球的温度增高。目前，最严重的环境争议之一就是全球变暖，这也可能是人类对地球最具戏剧性的影响。1998年是有史以来最温暖的一年;有人认为，创记录的温暖导致了1997年灾难性的厄尔尼诺现象和1998年严重的飓风季节。地球还会继续变暖吗?海平面还会继续上升吗?或者像从前一样，现在的温暖还会转变到寒冷，地球还会再次被抛进严寒吗?时间将说明一切。

在这个故事结束时，地球和海洋仍在发生着变化。板块运动继续移动着大陆，抬升着山脉，扩大或缩小着海盆。大西洋还在扩展，而伟大的世界大洋“泛古洋”的遗迹——太平洋却在缩小;地中海正在变小，而一条新的裂缝已经撕开非洲大陆，并将形成一个新的海盆。火山仍在陆地上和海底喷发着，岛屿形成，又被侵蚀着。诞生了几百万年的各种各样的海洋生物仍在海洋中繁衍着。一些产生于古生代的生物在海洋中繁殖起来，而另一些则在过去的几百万年中消失了。人类的影响可能改变生物的进化路线。污染、过度捕捞、外来物种的引进、毁灭性的捕捞技术、海岸发展以及其他的一些人类活动，威胁着海洋和海洋生命的健康和生存。那些过去曾经经历了几次大灾难事件而生存下来的生物，可能会因为人类的放任和疏忽而很快在地球上失去踪影。地球上生命的进程，似乎是一系列长时间渐进的演化和间隔的快速的大灭绝事件构成的。下一次生物大灾难是否将由人类促成，而不是小行星和陨石的撞击呢?