植物如何驱使鱼类登陆

泥盆纪(约4亿年前)陆地景观复原图

一种泥盆纪的鱼类Dunkleosteus terreli复原图

关于古代氧含量水平的最新研究表明,水生植物进化和水生生物繁盛致使氧含量水平提高,形成更激烈的竞争,导致鱼类“登陆”。

南丹麦大学进化生物学家Tais Dahl及同事D. Canfield分析了来自全世界距今17--4亿年前的古海床样品中的钼(molybdenum)元素,该元素常见于土壤中,通过风化侵蚀被搬运到大海,从停留在海洋到沉积到海床循环时间有1万年。

钼同位素的变化能够很敏锐的反映氧含量水平的变化,地球的氧含量水平变化信息就记录在沉积岩的单层中。含氧海水中,钼同位素中较轻的95钼和98钼被海床吸收,较重的保留在海水里。轻和重的同位素被分别的保存在页岩中,利用他们的变化数据可以绘制当时氧含量的变化图。

Dahl认为钼同位素比过往传统碳同位素的沉积研究能提供更详细信息,因碳同位素存在不确定性,不同的解释会对地质时代氧浓度变化和生命进化得出不一样的理论。对此有两种主要的理论,虽然在距今5.5亿年前左右的时间,两种理论都显示了氧含量水平发生了第一次急剧上升,但对之后变化的解释却出现了分歧。

第一种理论被更多人接受,认为氧含量水平在5.5亿年后继续上升,直至4亿年前的泥盆纪,才接近现在水平。根据这一理论,那些生活像泻湖这样的淡水生物在距今3.5亿年以后开始冒险的“登陆”。这观点同时还认为植物向大气提供更多氧气并不是其“登陆”的必要条件。

第二种理论认为,从5.5-5.6亿年以前的埃迪卡拉时期到4亿年前的泥盆纪时期氧含量水平一直比较稳定。在这以后,维管植物的祖先不断进化并开始繁盛,导致氧含量水平急剧上升,这种条件可以允许鱼类变得更大,繁殖更多,更具捕食性。

Dahl和Canfield的发现支持第二种理论,并首次利用实验证据来证实。Dahl说到:在5.5亿年前,氧含量保存比较稳定,对鱼类的进化发展起到了限制作用,而到了距今4亿年前由于植物大量释放氧气,导致氧含量的第二次急剧增加,鱼类因此能够长的更大,更具捕食性,正是由于这种大型捕食性鱼类的繁盛导致了其他生物为了逃避被捕才最终实现“登陆”的。


来源:化石网/企鹅替身





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