提到白垩纪(Cretaceous),大家都不会陌⽣,作为中生代的最后⼀个纪元,它也代表了⾮鸟恐龙、翼龙、菊⽯等明星古⽣物最后的盛世。说起来,我们今天要介绍的这类生物与恐龙的命运⾮常相似,但却鲜有⼈知,而想要了解它们,我们只需问一个问题:白垩纪的名字到底从何而来?
其实白垩(chalk)是一种颜⾊雪⽩、内部多孔而极易粉碎的特殊石灰岩,这种岩石绝大多数都形成于这一纪元。在欧洲部分地区,这种岩⽯甚至可以在海边堆成⾼达上百⽶的悬崖,⽐如英吉利海峡边著名的多佛白崖,最⾼处约110⽶,东西⻓度达到13千⽶。

虽然看起来非常壮观,但白垩实际上是由海洋中浮游⽣物的遗骸构成的,只不过在漫⻓的地质变迁中,它们的⾁体早已灰飞烟灭,唯有碳酸钙外壳被留下,进而密密麻麻地堆在一起形成了⽩垩。你或许很难想象 ,到底要有多少遗骸才能沉积成如此震撼人心的白色坟场,而这片坟场的主人,正是球⽯藻(Coccolithophores ,在分类学中是球⽯藻纲)。
你或许从未听说过这个名字,但球⽯藻却是中⽣代最王道的单细胞藻类家族。它们中的大部分都会制造碳酸钙鳞⽚,并⽤这些鳞⽚做一身盔甲,把自己包在里面。据估计,在⽩垩纪末的最鼎盛时期,球⽯藻一度占到全体浮游藻类⽣物量的50%左右,可以说是碾压一切同行的存在。

C. pelagicus ,属球⽯藻科球⽯藻属 ,可能是最经典的球⽯藻形象
俗话说,成大事不仅看⾃⾝的努⼒,也要看历史的进程。虽然球⽯藻可能在距今约3.5亿年前的⽯炭纪(Carboniferous)就已经出现,但在⻓达一亿年的时光⾥,它们都存在感稀薄。
直到2.5亿年前,随着西伯利亚超级⽕⼭的一声巨响,地球迎来了史上最为惨烈的一次灭绝事件——⼆叠纪末大灭绝。以红藻、绿藻为代表的第一代真核藻类遭受重创,从此便跌下神坛,丧失了最主要浮游藻类的地位;与之相随的,便是其他藻类开始迅速崛起,填补生态位的空缺。趁此机会,球⽯藻终于在三叠纪开始开枝散叶,演化为—个庞杂的家族。
与我们的印象不同,早期球⽯藻并没有标配的钙制铠甲,这点从最原始的棕囊藻(Phaeocystis)身上就能看出来。它的单个细胞平平无奇,但可以上百个细胞聚在一起形成群落。群落呈规整的球形,所有成员都被镶嵌在由多糖凝胶构成的透明基质中,直径可达毫米级。它们将终生在海洋中漂浮,随波逐流,宛如一座座晶莹的城堡。

⿊背景下的棕囊藻群落
在2.2亿年前的三叠纪晚期,带有钙质铠甲的球⽯藻(统称为钙鞭藻)才第一次出现在地层之中。它们最早的鳞⽚化⽯呈环形,中间有1到2根轴连接,就像是车轮或者⽅向盘。生活在2.18亿年前的古盤藻和十字花⽯藻正是如此,被认为是这个家族最古老的类群。

古盤藻(Archaeozygodiscus)(左) 与⼗字花⽯藻(Crucirhabdus) (右) 的鳞⽚化⽯
在距今约2亿年前,钙鞭藻的多样性迎来了一轮爆发,这很可能是因为三叠纪末⼤灭绝帮它打击了一竞争对⼿。从侏罗纪开始,以瓦氏⽯藻⽬(Watznaueriales)为代表的身披厚重铠甲的类群逐渐占据优势。就如同古代的重装武士一般,它们的鳞⽚越来越厚,表⾯的孔隙越来越小,甚⾄还演化出了内外双层的复杂结构。这点从它们如今最后的孑遗——螺板藻⾝上就能看出来。

螺板藻(Tergestiella)
到了1.43亿年前的⽩垩纪,随着钙鞭藻的一路⾼歌猛进,球⽯藻纲成功在浮游藻类中站稳了优势地位。也正是在这段时间,另外两类影响深远的钙鞭藻出现在了地层之中。其中之一是布拉鲁藻⽬(Braarudosphaerales),它们对传统的鳞⽚制造⼯艺进行了革新,这使得它们的外形在⼏何上有明显的特征。⽐如,从⽩垩纪早期存活⾄今的布拉鲁藻属(Braarudosphaera),具有标志性的正五边形鳞⽚,⽽贝⽒布拉鲁藻甚至⼲脆把⾃⼰包成了个正⼗⼆⾯体。

贝⽒布拉鲁藻(B. bigelowii) 的照⽚ (左) 与外壳细节特写(右)
更离谱的是Quadrum属,简直堪称Windows的代⾔⼈。注意它的颜⾊,这可不是后期加上去的,⽽是在特定光照下由其⾃⾝的细微结构形成,这可能是⾃然之美与⼈类图标设计达成的最奇特的巧合。

Q. gartneri 鳞⽚化⽯的简笔画、彩⾊照⽚与⿊⽩照⽚
虽然布拉鲁藻⽬在长相上看简直是奇形种,但实力的确不俗。作为晚辈,它们在⽩垩纪中前期飞速辐射演化,不仅在群雄林立中迅速站稳了脚跟,甚至还大有后浪推前浪,成为钙鞭藻家族新一代佼佼者之势。这到底是如何做到的呢?
2024年,一项新研究终于发现了它们的独门秘籍。简而言之,⼈们在它们体内发现了一种前所未见的细胞器,被命名为硝质(nitroplast)。这种细胞器的真身是一种内共⽣的蓝细菌,它允许布拉鲁藻直接进行固氮,即利⽤空⽓中的氮气来制造⽣命活动所需的物质。
其实白垩(chalk)是一种颜⾊雪⽩、内部多孔而极易粉碎的特殊石灰岩,这种岩石绝大多数都形成于这一纪元。在欧洲部分地区,这种岩⽯甚至可以在海边堆成⾼达上百⽶的悬崖,⽐如英吉利海峡边著名的多佛白崖,最⾼处约110⽶,东西⻓度达到13千⽶。

虽然看起来非常壮观,但白垩实际上是由海洋中浮游⽣物的遗骸构成的,只不过在漫⻓的地质变迁中,它们的⾁体早已灰飞烟灭,唯有碳酸钙外壳被留下,进而密密麻麻地堆在一起形成了⽩垩。你或许很难想象 ,到底要有多少遗骸才能沉积成如此震撼人心的白色坟场,而这片坟场的主人,正是球⽯藻(Coccolithophores ,在分类学中是球⽯藻纲)。
你或许从未听说过这个名字,但球⽯藻却是中⽣代最王道的单细胞藻类家族。它们中的大部分都会制造碳酸钙鳞⽚,并⽤这些鳞⽚做一身盔甲,把自己包在里面。据估计,在⽩垩纪末的最鼎盛时期,球⽯藻一度占到全体浮游藻类⽣物量的50%左右,可以说是碾压一切同行的存在。

C. pelagicus ,属球⽯藻科球⽯藻属 ,可能是最经典的球⽯藻形象
俗话说,成大事不仅看⾃⾝的努⼒,也要看历史的进程。虽然球⽯藻可能在距今约3.5亿年前的⽯炭纪(Carboniferous)就已经出现,但在⻓达一亿年的时光⾥,它们都存在感稀薄。
直到2.5亿年前,随着西伯利亚超级⽕⼭的一声巨响,地球迎来了史上最为惨烈的一次灭绝事件——⼆叠纪末大灭绝。以红藻、绿藻为代表的第一代真核藻类遭受重创,从此便跌下神坛,丧失了最主要浮游藻类的地位;与之相随的,便是其他藻类开始迅速崛起,填补生态位的空缺。趁此机会,球⽯藻终于在三叠纪开始开枝散叶,演化为—个庞杂的家族。
与我们的印象不同,早期球⽯藻并没有标配的钙制铠甲,这点从最原始的棕囊藻(Phaeocystis)身上就能看出来。它的单个细胞平平无奇,但可以上百个细胞聚在一起形成群落。群落呈规整的球形,所有成员都被镶嵌在由多糖凝胶构成的透明基质中,直径可达毫米级。它们将终生在海洋中漂浮,随波逐流,宛如一座座晶莹的城堡。

⿊背景下的棕囊藻群落
在2.2亿年前的三叠纪晚期,带有钙质铠甲的球⽯藻(统称为钙鞭藻)才第一次出现在地层之中。它们最早的鳞⽚化⽯呈环形,中间有1到2根轴连接,就像是车轮或者⽅向盘。生活在2.18亿年前的古盤藻和十字花⽯藻正是如此,被认为是这个家族最古老的类群。

古盤藻(Archaeozygodiscus)(左) 与⼗字花⽯藻(Crucirhabdus) (右) 的鳞⽚化⽯
在距今约2亿年前,钙鞭藻的多样性迎来了一轮爆发,这很可能是因为三叠纪末⼤灭绝帮它打击了一竞争对⼿。从侏罗纪开始,以瓦氏⽯藻⽬(Watznaueriales)为代表的身披厚重铠甲的类群逐渐占据优势。就如同古代的重装武士一般,它们的鳞⽚越来越厚,表⾯的孔隙越来越小,甚⾄还演化出了内外双层的复杂结构。这点从它们如今最后的孑遗——螺板藻⾝上就能看出来。

螺板藻(Tergestiella)
到了1.43亿年前的⽩垩纪,随着钙鞭藻的一路⾼歌猛进,球⽯藻纲成功在浮游藻类中站稳了优势地位。也正是在这段时间,另外两类影响深远的钙鞭藻出现在了地层之中。其中之一是布拉鲁藻⽬(Braarudosphaerales),它们对传统的鳞⽚制造⼯艺进行了革新,这使得它们的外形在⼏何上有明显的特征。⽐如,从⽩垩纪早期存活⾄今的布拉鲁藻属(Braarudosphaera),具有标志性的正五边形鳞⽚,⽽贝⽒布拉鲁藻甚至⼲脆把⾃⼰包成了个正⼗⼆⾯体。

贝⽒布拉鲁藻(B. bigelowii) 的照⽚ (左) 与外壳细节特写(右)
更离谱的是Quadrum属,简直堪称Windows的代⾔⼈。注意它的颜⾊,这可不是后期加上去的,⽽是在特定光照下由其⾃⾝的细微结构形成,这可能是⾃然之美与⼈类图标设计达成的最奇特的巧合。

Q. gartneri 鳞⽚化⽯的简笔画、彩⾊照⽚与⿊⽩照⽚
虽然布拉鲁藻⽬在长相上看简直是奇形种,但实力的确不俗。作为晚辈,它们在⽩垩纪中前期飞速辐射演化,不仅在群雄林立中迅速站稳了脚跟,甚至还大有后浪推前浪,成为钙鞭藻家族新一代佼佼者之势。这到底是如何做到的呢?
2024年,一项新研究终于发现了它们的独门秘籍。简而言之,⼈们在它们体内发现了一种前所未见的细胞器,被命名为硝质(nitroplast)。这种细胞器的真身是一种内共⽣的蓝细菌,它允许布拉鲁藻直接进行固氮,即利⽤空⽓中的氮气来制造⽣命活动所需的物质。



















