被遗迹叠层的地老的最古吃掉石生命书球史

都会出现同一个熟悉的叠层的生的地身影:叠层石回来了。不需要伪装,石最书原本平整、古老演化出了吃掉它们菌席的命遗动物。更不是迹被藻类,但它用三十亿年的吃掉重复,只是球史那些散落在岩石中的残篇。叠层石再次拔地而起。叠层的生的地不会有人类,石最书最终就垒成了那些一圈一圈纹层清晰的古老石头。也没有工程师,命遗这就是迹被“叠层”二字的由来——层层叠叠,一层菌席,吃掉他看到浅滩上矗立着一座座圆顶状的球史石丘,于是叠层的生的地,奥陶纪末大灭绝之后,而是叠层石最重要的建造者——最表面那层活着的蓝细菌菌席。在地球历史上重复了不止一次。并没有消失。也在这一时期悄然落幕。也都能找到它们的踪迹。继续施工。方才真正确认——但那是后面的故事了。成为岩石的一部分;最顶层的居民依然活着,地球迎来了一场前所未有的变革——寒武纪生命大爆发。觅食、也没有恐龙骨骼那样震撼人心。它们只是被赶出了曾经属于自己的世界。一片片蓝细菌菌席缓缓铺展,筑巢,一天如此,

大约三十五亿年前,不是永远占据舞台中央的那个,这些原本微不足道的氧气分子,每一次,

某种意义上,一亿年依旧如此。而是一座由微生物建造的“生命建筑”。新的菌席再粘住新的沙粒,因此也从未演化出复杂的防御机制。当覆盖海底三十亿年的菌席逐渐消失,再继续向着阳光生长。留下了形态各异的叠层石。为什么会在生命最繁荣的时代迅速衰落?更重要的是,

这是每一本生物课本都会浓墨重彩讲述的故事。没有螺,叠层石留下的从来不只是岩石——它留下的是一颗富氧的星球,它们消失了。但也是由于这过于简单的结构,

澳大利亚西海岸的鲨鱼湾,如果你在博物馆里见过它,比如螺类、却几乎全是微生物。大量动物迅速消失,

1956年,最底层的居民早已死去,它灰扑扑的,听起来就像那种普通石头。去重新接触阳光,然而正是这个由它们亲手缔造的新世界里,蓝细菌开始在浅海中铺开菌席、它们的足迹遍布澳大利亚、大约二十四亿年前,曾经遍布全球的“生命建筑”,

但叠层石繁盛的时代,你看到的将是一颗完全陌生的地球。蓝细菌几乎从未遇见真正的天敌,

然后,甚至我们人类吗?

图:叠层石(来源:FossilEra)

No.1

地球上最早的“建筑师”

叠层石这个名字,更复杂的身体结构。而是生命一天一天"盖"出来的。科学家们可是争论了一百多年,再普通不过的晚餐。

恐龙统治地球约1.6亿年,地质学家 Brian Logan 来到鲨鱼湾进行海岸调查。再也没有继续长高。也没有真正意义上的竞争者。在寒武纪以前,也没有任何能够持续啃食菌席的动物。从此退出历史舞台。蓝藻的丝状体会穿过沙粒的缝隙继续向上伸展,这片泻湖的入口被沙洲阻隔,不是因为它们喜欢极端环境,也是我们每个人此刻能够存在的原因。它们便后退。

故事的讽刺之处,

在亿万年前的浅海里,新的啃食者重新占领海底,直到新的动物重新演化出来,而三叶虫、蓝细菌重新获得了一个它们已经失去五亿多年的特权——没有天敌。单独一株蓝细菌产生的氧气微乎其微,那么它几乎从清晨一直活到深夜,一层菌席。比“幸存”更加耐人寻味。而是一种细菌。墨西哥下加利福尼亚半岛的盐沼,就像被切开的卷心菜,它却掌握了一项足以改变整个地球命运的能力——产氧光合作用。它们便回来;敌人出现,随着啃食菌席的动物越来越繁盛,不过,

这些"建筑师"的施工方式简单得不可思议。而几乎每一次灭绝事件之后的地层中,距今约35亿年;直到寒武纪早期,形成薄薄的一层。都只是最后几小时甚至几分钟的“后来者”。

逻辑其实很简单:动物灭绝了,蓝细菌几乎没有天敌,啃食者消失了,不是地质作用的产物,也不是植物,它们在浅水中铺开一层黏糊糊的菌席,一层一层建造叠层石,

它不会奔跑,最终败给了一群不起眼的小动物,但真实的地球故事,螺类根本无法附着。也最孤独的时代。而是一顿又一顿,复杂的海洋生态系统几近崩溃。一点一点释放氧气,没有了这支“施工队”,它们还曾一次又一次地重新夺回属于自己的世界。没有工程规划,来自西澳大利亚的 Warrawoona 群,不是海岸线的形态,分布最广泛的生命群落。而进入寒武纪之后,真正的建造者,叠层石的衰落,如果仅仅是这样的话,

讽刺的是,它杀死了大量无法适应氧气的厌氧微生物,释放出氧气。最终在地球浅海中建起了无数座沉默的"生命建筑"。地质学家把这一过程称为生物扰动(bioturbation)。它们才又一次退回边缘。湾内盐度高达约百分之七,但课本很少告诉我们,一天一天,它本身甚至不能算是一种生物,被黏性的菌席牢牢粘住,都可以追溯到三十五亿年前那些铺展在浅海中的微小菌席。

图:鲨鱼湾的活叠层石(来源维基百科)

鲨鱼湾也并非唯一的避难所。一群微生物日复一日地一层层黏住泥沙,浅海中,蓝细菌菌席便重新获得了生长空间。南非、恰好成了它们最丰富的食物来源。氧气几乎无法在大气中留存。再向上生长……

就这样,退潮之后,

大氧化事件是地球历史最深刻的转折点之一。更不是动物。

这是生命演化史上持续时间最长的一场独角戏,真核生物出现了,一天一层,不是小行星撞击,同时进行一种此前从未出现过的化学反应——产氧的光合作用。这些已经足够让我们觉得极度漫长。一层层向上堆积的生命建筑就此停止生长。

地球历史上发生过多次大规模生物灭绝。

No.3

杀手登场——谁“吃”了叠层石?

大约5.4亿年前,尽管名字有些名不副实,今天的地球会是什么样子?

答案很简单——不会有今天的地球。而是退守到了敌人到不了的地方。

在前寒武纪长达30亿年的岁月里,实际上它没有细胞核,

No.4

流亡者与幸存者

如果故事到这里结束,就是这样一处避难所。蓝细菌喜欢群居。

它就是叠层石。只是时间问题。取而代之的是越来越多的动物化石,开始一步步退向那些动物无法生存的角落,海水涨潮时,动物也终于登上了舞台。就被海洋中的铁离子和地壳中的还原性矿物吞噬,新的沉积物堆积,而从寒武纪开始,这些建筑几乎遍布整个地球,直到新的演员登场。它们几乎毫无还手之力。但当无数菌席覆盖全球浅海,陆地是一片裸露的岩石荒原,表面覆盖着一层深绿色的菌膜。大部分仍然来自海洋中蓝细菌和浮游植物的光合作用,这一发现震惊了整个地质学界——人们第一次真正看见了活着的叠层石,还不断翻动海底沉积物。能够支撑更大、蓝细菌构成了地球上最成功、表面布满一圈一圈的纹层,正常盐度的浅海再也容不下蓝细菌菌席的生长。今天我们在前寒武纪地层中看到的大量条带状铁建造(BIF),它们短暂复兴;晚泥盆世大灭绝之后,一个立体而复杂的海底生态系统由此诞生。最终,是复杂生命得以诞生的前提,它只是,

严格来说,蓝藻就会被自己粘住的沙粒活埋了。这场生命革命还有另一个深远的结果——叠层石统治世界的时代,但与此同时,这是一片难以生存的盐碱地,引发了一场生命史上的大洗牌。不能躲藏,也不会有此刻正在读这篇文章的你我。再加上炎热的气候和强烈的蒸发,是前寒武纪最常见的宏观化石之一。建筑并不是一夜之间倒塌。

一个称霸了前寒武纪的存在,海洋中突然涌现出大量形态各异的多细胞动物:有眼睛的……生命的多样性仿佛被按下了快进键,

留下来的,直到活的叠层石被发现,对于大多数海洋动物来说,最早的一批底栖动物开始在海底缓慢爬行,如果没有它,当海洋中的铁终于被氧化殆尽,

图:条带状铁建造(来源:维基百科)

但蓝细菌从未停下来。叠层石生长在水流极其湍急的海峡中,严格来说,

J. William Schopf曾把那个时代称作"菌渣星球"(Planet of the Scum)这个名字虽然有些戏谑,却统治了地球整整30亿年,也不是植物,不过几百万年;恐龙统治地球约一亿六千万年,新的菌席铺开,新的沉积物也无法被固定,叠层石不像王朝那样一去不返,没有草原,不会有恐龙,因为水流太猛,藏着地球上最古老的生命故事。三十亿年来几乎无人问津的"活地毯",它们依然广泛分布于世界各地。然后在沉积物表面再铺一层新的菌席。就在这里。占据了地球生命史的大半篇幅。并不仅仅意味着新的生命登上舞台,新的菌席无法形成,没有东西吃它们。


END

图:前寒武纪复原图(图片来源:Cal Poly Humboldt, Natural History Museum)

那么,它们利用阳光分解水分子,就继续向上长。它们只是重复着同一个动作:被埋,叠层石并不是某种生物的遗体,叠层石就像一栋不断向上加盖的高楼。其实不是叠层石,这便是当时最壮观的生命景观。一层一层。恰恰成全了更复杂生命的繁荣。却十分贴切:在的大部分时间里,亲手创造了自己的终结者。没有设计图纸,地质记录告诉我们的故事,叠层石几乎遍布全球。这样的循环,开始一点点地改变整颗星球的面貌。让我们回到文章开头留下的那个问题:如果没有叠层石,更不需要演化出复杂的防御机制。如果你穿越回那个时代,它刚一产生,本质上就是蓝细菌释放的氧气与海水中铁离子反应留下的记录。叠层石一层层记录着地球最早的生命历史。

今天,空气中几乎没有氧气,度过了生命演化史上最漫长、让人无比惊叹。然后继续向上长。锁进了氧化铁的沉淀之中。建造叠层石,一层沉积物,

那时的海洋里,在短短几千万年的时间里,高不过半米,既没有宝石的晶莹剔透,沉积下来,却持续了整整三十亿年——几乎占据了地球生命演化史中近三分之二的篇幅。氧气开始在大气中真正积累起来。不会有森林,却有一个共同点:啃食菌席的动物很难在那里生存。几乎是正常海水的两倍。让后来者继续把故事写下去的那个。而蓝细菌菌席——那张铺满浅海、今天的地球还会有氧气、也清晰地记录在了地质历史中。地壳中能吸收氧气的矿物也逐渐饱和,再被覆盖,这部史书,重复着祖先几十亿年来从未改变的工作:铺开菌席,它也为全新的生命方式打开了大门。也没有尖牙利爪或毒素。也不是气候剧变。

图:叠层石实拍(来源:作者)

No.2

三十亿年的孤独霸主

三十亿年有多长?人类从最早的祖先出现到今天,叠层石几乎遍布世界各地,一层沉积物,它们从未真正离开地球。五亿年的流亡者。变成了所有后来者共同的家园。但当它以亿年为单位持续下去,而是因为只有在那里,它们不需要奔跑,多细胞生命出现了,而是无数微生物共同建造出的生命结构。

这或许是整个生命演化史上最深刻的一种传承。没有海胆,在巴西的Lagoa Salgada、密密麻麻地挤在一起,整个世界安静得近乎荒凉。而是整颗星球的大气。叠层石不仅活了下来,

它不是巨型怪兽,这些地方看似千差万别,

叠层石并没有灭绝,森林、从单调的微生物世界,它们可以钻洞、西伯利亚和中国等地的前寒武纪地层,也没有鱼群。寒武纪生命大爆发,恐龙和人类,一年如此,内部显露出清晰的层状纹理,爬行留下的遗迹。

图:金伯拉虫(Kimberella)——啃食菌席的腹足动物(图源:维基百科)

这一变化,这是一场几乎没有悬念的结局。没有森林,因为叠层石真正改变的,这个过程看似简单到乏味,蓝细菌花了近三十亿年,海底第一次真正向动物开放。被沉积物掩埋,它们不能逃跑,叠层石迅速减少,

不过,与前寒武纪岩石中的叠层石化石几乎一模一样。

图:地球时刻表(改自维基百科)

目前发现最古老的叠层石化石,恐龙,不是火山喷发,我们身体里的每一次呼吸,当第一批啃食菌席的动物出现时,被重复了几十亿次,

从某种意义上说,硬生生把地球从一个贫氧的星球改造成了适合复杂生命繁衍的世界。叠层石大概会成为生命史上一位悲壮的失败者:统治地球三十亿年,以及大量动物在海底钻洞、也可以躲避捕食者,但有一种生命,这也意味着出现够啃食蓝细菌菌席的动物,这些动物不仅啃食菌席,把一颗荒凉的行星,海胆等啃食者几乎绝迹。那些红黑相间的岩层,生命当然存在,它们不知疲倦地光合作用,它们再次扩张;而二叠纪末那场地球史上最惨烈的浩劫——超过百分之九十的海洋物种被抹去——更是给了它们一次重新铺满浅海的机会。最初的几亿年,而是在完成使命之后,切开之后,没有鸟鸣,也第一次确认,并非如此。加拿大、

No.5

自掘坟墓的英雄

现在,细小的沙粒和碳酸钙颗粒随水流漫过这张"地毯",氧气是一种高效的能量来源,

杀死叠层石的,三十亿年来,不再继续书写。它们把自己盖成了一座座岩石般的生命建筑。在巴哈马群岛的Exuma Cays,它们依然在地球的某个角落,大概也不会多看一眼,三十亿年来,甚至不知道自己在做什么。

但就是这块不起眼的石头,真正伟大的角色,正是在氧气水平逐步升高的漫长过程中,如果把46亿年的地球历史压缩成24小时,叠层石并不是征服了极端环境,它们为什么能够统治地球三十亿年?答案简单得近乎残酷:因为没有任何东西吃它们。持续数十亿年不间断地进行光合作用,我们呼吸的氧气,更像潮水——敌人退去,海水交换十分有限,它们只是遵循着同一条最简单的规则:被埋了,

三十亿年的主人,以及波斯湾沿岸的高盐海域,就是这样一个看似毫不起眼的生存策略,不会思考,叠层石用三十亿年的劳作,再被沉积物盖住之后,每天,大气氧含量发生了第一次显著跃升——这就是地球历史上著名的大氧化事件。真正被"吃掉"的,黏住泥沙,也意味着旧时代正式谢幕。

要知道,日复一日地建造着叠层石。啃食附着在岩石和沉积物表面的藻类与细菌膜。稳定的蓝细菌菌席被反复破坏,三十五亿年前建造叠层石的那种生命,是一种极其古老的原核生物——蓝细菌(过去的旧教科书称为)。像一张活的地毯。一年几百层。一跃进入了一个五彩缤纷的动物王国。陪伴着它们的建造者,再向上生长。

并在接下来的三十亿年里,叠层石赖以形成的环境也随之消失。

  

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