“雪球地球”是压抑而寒冷的。什么样的动物能幸存下来?

我们知道地球最寒冷的时期存在动物,但我们仍然不知道它们长什么样。
数百万年前,世界要冷得多。Pexels

本文最初发表于 Hakai Magazine,这是一个关于沿海生态系统科学与社会的在线出版物。在 hakaimagazine.com 上阅读更多此类故事。

地球曾经介于深度冷冻和汽车压路机之间。在地球历史的漫长时期里,从两极到两极的一切都被厚达一公里甚至更厚的冰层覆盖。科学家们称之为“雪球地球”。

大约在7.2亿到5.8亿年前,一些早期动物设法在这种严寒时期生存下来,但它们面临着巨大的挑战。尽管它们取得了英勇的成功,但巨大的冰盖反复扩张和收缩,将这些顽强的极端微生物的残骸粉碎,在化石记录中几乎没有留下任何痕迹,科学家们对它们如何生存几乎一无所知。

英国南极调查局的Huw Griffiths说:“这基本上就像有一台巨大的推土机。下一次冰川扩张就会把所有东西都抹掉,变成一团糟。”

尽管由于冰川的搅动缺乏直接证据,Griffiths认为可以合理地推测,雪球地球上存在多种多样的动物生命。他认为,这种繁盛发生在所谓的“寒武纪大爆发”之前,寒武纪大爆发大约在5.4亿年前,那时地球上出现了前所未有的大量动物生命。“想象一下,在那之前存在着小得多、简单的生物,这并不是一个巨大的跳跃,”Griffiths说。

那个时期的动物生命的完整图景已经丢失,但Griffiths和他的同事们在最近的一篇论文中 尝试着去推测它可能是什么样子

该团队考虑了三个不同的冰冻时期。第一个是斯图尔特雪球地球,始于大约7.2亿年前,持续了长达6000万年。这是一个令人难以置信的漫长时间——几乎和恐龙时代结束至今的时间一样长。然后是马里诺安雪球地球,始于6.5亿年前,持续了短短1500万年。之后是大约5.8亿年前的加斯凯尔斯冰期。这次冰期更短,通常被称为“雪球-融雪球地球”,因为冰覆盖的范围可能没有那么广。

尽管冰层压碎了这些时期的大部分化石,但科学家们发现了一些零星的遗骸。这些稀有的化石描绘了加斯凯尔斯冰期前后存在的奇特动物。在这些古老的雪球-融雪球地球居民中,有卷叶植物——一些看起来像蕨类叶子的生物。卷叶植物固定在冰下的海床上,可能通过周围流过的水吸收营养。

在直接证据不足的情况下,Griffiths和他的同事们转而认为,过去大冰期时期动物的生存策略很可能与今天地球上最相似的环境——南极洲——中的生物相似。

一些现代南极居民,比如 海葵,它们倒挂在海冰的底部。磷虾最喜欢的觅食策略之一就是在这种倒置的平面上啃食微生物。Griffiths和他的同事们建议,早期动物也许也在这些地方觅食和寻找庇护所。

海冰的涨退也可能将生活在冰上的藻类或其他微生物带入海水中,使其大量繁殖,从而为其他早期动物提供食物。

雪球地球的居民面临的挑战之一是可能的缺氧,这既是因为空气中的氧气含量较低,也是因为大气与水之间的混合有限。但高层水柱中的含氧融水可能支撑了依赖它的动物。今天生活在南极海床的一些居民,比如某些种类的 羽星,它们通过依赖水流将含氧水和营养物质从表面的小片开阔水域带到冰架深处来解决这个问题。没有理由认为这在加斯凯尔斯雪球-融雪球地球时期没有发生。

Griffiths说:“我们实际上说的是非常基本的生命形式……但在那个时候,你就需要这些才能成为动物界的王者。”

除了卷叶植物,海床可能还居住着海绵。Griffiths说,一些海绵化石证据可以追溯到斯图尔特雪球地球之前,尽管对此存在一些争论。

澳大利亚墨尔本大学的沉积学家Ashleigh Hood(未参与此项研究)开玩笑说:“每个人,包括我们,都发现了他们记录中最古老的海绵,而其他人都不相信他们。”

Hood建议:“一些现代海绵与细菌 共生,这可能帮助它们在食物稀缺时获取营养。这很可能是基于它们早期历史中的一种生存策略。”

新西兰国家博物馆Te Papa Tongarewa的助理策展人Andrew Stewart(也未参与此论文)研究了大量严酷的南极环境中的物种。许多这些生物能够在极其黑暗、寒冷或化学有毒的环境中生存。对Stewart来说,南极的极端微生物提醒我们,地球上的生命多么顽强——而且可能一直如此。

他说:“这是一个令人惊叹的地方。你会想,‘不,胡说,那里什么都活不了!’好吧,实际上是可以的。”

 

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