动物世界吧 关注:20,842贴子:369,543
  • 13回复贴,共1

一个冷知识:白垩纪为什么姓白?

只看楼主收藏回复

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。


IP属地:广东来自Android客户端1楼2025-10-18 15:25回复
    hsjhdejsjhd、Great_man正、初代心影. . . 被楼主禁言,将不能再进行回复
    ⼈为去掉外壳后的贝⽒布拉鲁藻(左中),以及它的硝质体(右)
    作为⼈类发现的第一类真正掌握了固氮作⽤的真核生物,这种开挂般的配置不仅改写了教科书,也在很大程度上改写了这个族群的命运。恰好,在1.1亿年前的中⽩垩纪,地球迎来了一波急剧的全球变暖,史称帕奎尔-乌尔⽐诺极热事件。此后的两千多万年,地球气温总体上都居高不下,史称中⽩垩纪温室期。这段时间,在⾼温以及爆表的⼆氧化碳浓度的加持下,整个球石藻纲都迎来了演化史上最大的爆发。从淡⽔到海洋,球⽯藻的数量多到满坑满⾕,它们也终于如愿以偿地拿到了浮游藻类之王的皇冠。


    IP属地:广东来自Android客户端2楼2025-10-18 15:26
    回复
      2026-03-25 10:31:18
      广告
      不感兴趣
      开通SVIP免广告
      中⽣代球⽯藻种类丰富程度随时间的变化
      只可惜,当球⽯藻达到极盛之⽇,整个中⽣代的余额却已不足一千万年;而它们也终究无法预料,那无常命运的戏弄。
      距今6600万年前,一颗迷途的大陨⽯让地球的生物圈直接重开,史称⽩垩纪末大灭绝。事实上在灭绝的前夕,球石藻的多样性已经开始下降,可能是因为更早发生的德⼲暗色岩事件已经拉开了海洋酸化的序幕。


      IP属地:广东来自Android客户端3楼2025-10-18 15:27
      回复
        在如此巨⼤的天灾之下,整个球⽯藻纲90%以上的物种直接灭绝,而作为中流砥柱的钙鞭藻亚纲更是遭遇毁灭性打击。它们曾引以为傲的外壳,终究是成为了反噬和禁锢它们的牢笼。正如这个反应式所描述的那样:
        这只是—个简化后的表⽰ ,球⽯藻对海洋酸化敏感的原因实际上更加复杂
        曾经那些不可一世的大型球⽯藻,最终都只剩下了个位数的物种苟活于世。只有那无言的海浪,搬运着它们破碎的鳞⽚,将这些遗骸堆积成⽩垩,堆积成壮观的白色坟场,回味着往昔的繁华岁⽉。那么,球⽯藻真的就这样离我们远去了吗?


        IP属地:广东来自Android客户端4楼2025-10-18 15:28
        回复
          当然不是,我们需要把进度条拉回⽩垩纪早期。在布拉鲁藻出道即横扫四海之⽇,另—类影响深远的钙鞭藻也出现,那便是条结球藻⽬(Syracosphaerales)。在那会,它们还是一个被排挤到边缘的小派系,不过,它们确实在演化⽅向上与其他钙鞭藻有很⼤不同。最鲜明的一点,便是它们没有追求更大的体型,也没有演化出更加复杂厚重的鳞⽚,只是在最原始的“方向盘”上略做更改,添置了更多轴来连接,从而使其兼顾轻便与强度。
          条结球藻的鳞⽚化⽯↓


          IP属地:广东来自Android客户端5楼2025-10-18 15:28
          回复
            在整个⽩垩纪,它们都以微小的⾝躯和稀少的数量,游走于其他强势类群的狭缝中,聊以求⽣。或许正是因为无力与其他钙鞭藻争夺钙质,许多条结球藻都毅然走上了一条反向的道路,将自己曾经⼼爱的铠甲打薄,还在上头各种镂空、雕花,以减少对钙的需求。如果不是因为开了上帝视角,或许我们也会笑话条结球藻这仿佛是开历史倒车的⾏为。更有激进者如等鞭⾦藻(Isochrysis),干脆彻底转向了装甲无用论,把铠甲全部卸下,轻装上阵
            ↓等鞭⾦藻属的 I. galbana 和异等鞭⾦藻属的 T. lutea


            IP属地:广东来自Android客户端6楼2025-10-18 15:29
            回复
              于是,当⽩垩纪末,那颗陨⽯从天⽽降、海⽔迅速酸化、大型钙鞭藻纷纷灭绝之时,条结球藻只是有惊无险地渡过了危机,最终成为新一代球⽯藻家族的扛把子。这正如中生代那些威风凛凛的恐龙已经离我们远去,只剩下飞上天空的⼩鸟熬过了灭绝,并在新⽣代重新繁盛。不得不感叹,它们两者的命运何其相似。
              如今最为繁盛的球石藻E. huxleyi正是条结球藻⽬的一员,也是这个家族中已知最小的成员之一。从赤道到极地,其身影遍布世界每一片海洋。当它形成藻华之时,由于其钙质铠甲能够有效地折射光线,所以会对那处海域的反照率产生明显影响,形成俗称为“白水”(white waters)的现象。“白水”经常覆盖上万平方公里,甚至明显到可以被太空中的卫星捕捉。


              IP属地:广东来自Android客户端7楼2025-10-18 15:30
              回复
                E. huxleyi 活细胞


                IP属地:广东来自Android客户端8楼2025-10-18 15:30
                回复
                  2026-03-25 10:25:18
                  广告
                  不感兴趣
                  开通SVIP免广告
                  E. huxleyi 的细胞表⾯形态和单个鳞⽚⼿绘


                  IP属地:广东来自Android客户端9楼2025-10-18 15:30
                  回复
                    1999年英吉利海峡的E. huxleyi藻华


                    IP属地:广东来自Android客户端10楼2025-10-18 15:31
                    回复
                      整体来看,定鞭藻还是众多藻类中⽐较成功的一⽀。即便如今它们早已不再是最强浮游藻类,却依然是浮游生物的重要组成部分,对于海洋生态系统贡献巨大。倘若再等千万年,在下一次灾变降临之后,它们又是否会重新夺回曾经的王座呢?


                      IP属地:广东来自Android客户端11楼2025-10-18 15:31
                      回复
                        参考资料
                        ⽹站
                        [1]:Jeremy R. Young et al., Nannotax 3, an authoritative guide to the biodiversity and taxonomy of coccolithophores. Searched on July 17, 2025. Link
                        [2]:The International Nannoplankton Association, an association of scientists worldwide who have an interest in living or fossil nannoplankton. Searched on July 17, 2025. Link
                        [3]:WoRMS - World Register of Marine Species, an authoritative classification and catalogue of marine names. Searched on July 17, 2025. Link
                        [4]:AlgaeBase - Listing the World’s Algae, a global algal database of taxonomic, nomenclatural and distributional information. Searched on July 17, 2025. Link


                        IP属地:广东来自Android客户端12楼2025-10-18 15:32
                        回复
                          参考资料
                          论⽂
                          [5]:Parfrey L W, Lahr D J G, Knoll A H, et al. Estimating the timing of early eukaryotic diversification with multigene molecular clocks[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011, 108(33): 13624-13629.
                          [6]:Penot M, Dacks J B, Read B, et al. Genomic and meta-genomic insights into the functions, diversity and global distribution of haptophyte algae[J]. Applied Phycology, 2022, 3(1): 340-359.
                          [7]:Coale T H, Loconte V, Turk-Kubo K A, et al. Nitrogen-fixing organelle in a marine alga[J]. Science, 2024, 384(6692): 217-222.
                          [8]:Scotese C R, Song H, Mills B J W, et al. Phanerozoic paleotemperatures: The earth’s changing climate during the last 540 million years[J]. Earth-Science Reviews, 2021
                          [9]:Taylor A R, Chrachri A, Wheeler G, et al. A voltage-gated H+ channel underlying pH homeostasis in calcifying coccolithophores[J]. PLoS biology, 2011, 9(6): e1001085.
                          [10]:Sáez A G, Probert I, Young J R, et al. A review of the phylogeny of the Haptophyta[J]. Coccolithophores: From molecular processes to global impact, 2004: 251-269.
                          [11]:Bown P R, Young J R, Lees J A. On the Cretaceous origin of the Order Syracosphaerales and the genus Syracosphaera[J]. Journal of Micropalaeontology, 2017, 36(2): 153-165.
                          [12]:Gran-Stadniczeñko S, Šupraha L, Egge E D, et al. Haptophyte diversity and vertical distribution explored by 18S and 28S ribosomal RNA gene metabarcodingand scanning electron
                          microscopy[J]. Journal of Eukaryotic Microbiology, 2017, 64(4): 514-532.
                          [13]:Young J R, Andruleit H, Probert I. COCCOLITH FUNCTION AND MORPHOGENESIS: INSIGHTS FROM APPENDAGE-BEARING COCCOLITHOPHORES OF THE FAMILY
                          SYRACOSPHAERACEAE (HAPTOPHYTA) 1[J]. Journal of Phycology, 2009, 45(1): 213-226.


                          IP属地:广东来自Android客户端13楼2025-10-18 15:32
                          回复
                            撰文:mekdull
                            责任编辑:依依、雨婷
                            审校编辑:依依
                            文章来源:中国国家地理探索


                            IP属地:广东来自Android客户端14楼2025-10-18 15:33
                            回复