始新世

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January 22, 2022

始新世(古希腊语:ἠώς (ḗōs) 黎明;καινός (kainós) 新;或新的黎明)是地质时间尺度中的一个纪元,持续时间从 56.0 到 3390 万年前(Ma)。始新世之后是古新世,之后是渐新世。始新世是一个气候明显温暖湿润的时代。事实上,始新世最早的部分是过去 1 亿年来最温暖的气候。在始新世后期,温度有所下降,但热带温度在高纬度地区继续盛行。北极圈上方气候温和,生长着落叶林。哺乳动物和鸟类的多样化始于古新世,并在始新世继续。在这些植物中出现了第一批现代草。始新世以被称为 de Grande coupure 的大规模灭绝告终,尤其是在欧洲动物群中。

古地理学

在始新世,南极洲和澳大利亚的距离越来越远,使南极洲孤立在南极。因此,可能会出现围绕该大陆向东的海流(所谓的环南极海流)。印度和非洲也向北移动,导致这些大陆和欧亚大陆之间的特提斯洋慢慢关闭,高山造山运动继续进行。与此同时,格陵兰岛正在远离欧洲,扩大大西洋北部。受此影响,北海盆地也普遍发生地壳伸展,地表进一步构造下沉,覆盖了今北海周边地区(包括荷兰和比利时北部)。在海边。再往南,阿尔卑斯山开始形成。在新山脉以北,位于今瑞士和德国南部的一个大型前陆盆地,称为莫拉塞盆地,被阿尔卑斯山和中欧之间的内陆海所覆盖。山脉也开始在欧洲和亚洲的其他地方形成:欧洲的比利牛斯山脉、第纳尔阿尔卑斯山脉和希腊山脉以及亚洲的扎格罗斯山脉和喜马拉雅山脉。欧洲和亚洲被乌拉尔以东的图尔盖海峡隔开。北美洲和南美洲在始新世相互分离。在北美西部,拉拉米德造山运动仍在继续。在北极,北美大陆、欧洲大陆和亚洲大陆几乎相互毗邻,只有当时狭窄的北大西洋的狭窄连接,拉布拉多海和图尔加海峡将北冰洋与其他海域连接起来。由于这些联系不是很广泛,始新世没有温盐环流,没有像今天这样将北冰洋的水域与其他海洋的水域混合在一起。

古气候

热最大值

古新世和始新世之间的过渡以突然而短暂的全球温度升高为标志,称为古新世-始新世热最大值(PETM)。高纬度地区的平均温度在 20,000 年内升至 7°C,这是地质历史上最快和最大的气候变化之一。这种异常温暖的情况持续了不到 10 万年。气候变化导致大灭绝,使始新世动物群与古新世动物群大不相同。温度突然升高的原因有很多,但没有一个解释温度升高的速度。然而,人们怀疑晚古新世的逐渐变暖使海水温度超过了某个临界值,导致海底的天然气水合物大量溶解,将大量甲烷释放到大气中。甲烷是一种非常有效的温室气体(比二氧化碳有效 20 倍),这可能会突然加速全球变暖。气候学家对这一假设很感兴趣,因为即使在今天,大量天然气水合物形式的甲烷仍储存在海床上。当前全球变暖的大多数模型都没有将气体水合物的释放作为一个增强因素考虑在内。即使没有 PETM,早始新世也已经是地球历史上最温暖的时期之一。气候分布也非常均匀。由于更有效的大气环流,始新世赤道和两极之间的温差只有今天的一半。气候更湿润,降水在地球上分布更均匀,两极也有潮湿和相对温暖的气候。深海洋流温暖,极地地区覆盖着温带落叶林。在北纬 45 度线之前可以找到热带植被。高纬度地区与今天的差异最大,赤道地区的情况可能与当前情况相似。在北纬 45 度线之前可以找到热带植被。高纬度地区与今天的差异最大,赤道地区的情况可能与当前情况相似。在北纬 45 度线之前可以找到热带植被。高纬度地区与今天的差异最大,赤道地区的情况可能与当前情况相似。

满江红事件

始新世中期,淡水蕨类植物(Azolla)在北冰洋短时间内快速生长。因为这片海域与其他海域几乎没有联系,而且气候湿润到两极,所以这里的表层水可能已经暂时变新鲜了,让淡水蕨类植物得以扩散。这被称为 Azolla 事件。当植物死亡时,大量淡水蕨类植物的生物量沉入海底,而在北极水域深海核心中发现的始新世有机物层有时高达 8 米厚。植物用有机材料制造它们的细胞组织,为此它们从大气中提取温室气体二氧化碳。从大气中消失的大量二氧化碳可能削弱了温室效应。

晚始新世冷却

在始新世的第一部分之后,温度逐渐下降。由于环绕南极洲的环南极海流的形成,该大陆的气候与相对温暖的海水的缓和影响隔绝了。始新世初期,南极洲仍被落叶林覆盖,但到始新世末期,这已让位于针叶林和苔原。南极周围的海水,现在主导的水流不是南北而是东西,不再有机会变暖。冷水比暖水密度大,南极冷却的水充满了全世界的海洋底部,因此海洋的平均温度也下降了。反过来,海洋变冷影响了全球气候。在始新世和渐新世之间的过渡时期,由于南极冰川的增加,气候在几千年内冷却了几度。在始新世-渐新世过渡时期,冰盖的形成也导致全球海平面下降。

地层学和地质学

命名和定义

始新世由英国地质学家查尔斯莱尔于 1833 年基于巴黎盆地的沉积岩层引入。莱尔根据法国和意大利的软体动物化石,将第三纪分为始新世、中新世和上新世。在 19 世纪后期,渐新世和古新世将在更深入的研究中从始新世中分离出来。始新世在当前官方 ICS 地质时间尺度中具有纪元或系列状态,是古近纪时期(或系统)的细分。第三纪分裂为古近纪和新近纪,在这个时间尺度上不再存在。始新世被分为四个时间片或层,从最老到最年轻:Ypresian、Lutetian、Bartonian 和 Priabonian。对于始新世,浮游有孔虫和纳米浮游生物(浮游生物大小在百分之二至千分之二毫米之间)被用作指导化石。

始新世岩石

始新世的岩石在世界各地都有发现,而且通常没有完全石化。在荷兰和比利时,始新世系列与古近系的其余部分一样,主要由海相沉积物组成,如东根组。在比利时西部,始新世由(自下而上)Ypres Group、Zenne Group 和 Maldegem Formation 组成。这些通常是沙子和粘土,但也有零星的褐煤和石灰岩层。它们在或多或少的东西向传送带中露头。英国伦敦粘土是英格兰南部类似的海洋粘土和沙子地层。在荷兰,除南林堡的少数地方外,始新世岩石几乎不会出现在地表。这些岩层属于同厄伦矿床,也出现在比利时东部。它们比 Maldegem 地层更年轻,本质上交替为海洋和大陆。在中欧,松散的始新世岩层间歇出现。沿着阿尔卑斯山,可以发现来自该山脉前陆盆地的糖蜜和复理石沉积物。这些主要是沙子和砾岩,由新山脉侵蚀的物质形成。在比利牛斯山脉的前陆,发现了始新世浅海相石灰岩,这些灰岩在构造隆升的后期阶段被抬高。这些主要是沙子和砾岩,由新山脉侵蚀的物质形成。在比利牛斯山脉的前陆,发现了始新世浅海相石灰岩,这些灰岩在构造隆升的后期阶段被抬高。这些主要是沙子和砾岩,由新山脉侵蚀的物质形成。在比利牛斯山脉的前陆,发现了始新世浅海相石灰岩,这些灰岩在构造隆升的后期阶段被抬高。

化石的位置

尽管在世界上许多地方都发现了始新世化石,但许多地点对于了解生命进化的知识尤为重要。在埃及的 Wadi Al-Hitan 遗址发现了许多早期的鲸鱼骨骼,那里有来自特提斯洋的海洋沉积物露头。自 2005 年以来,该遗址已被列为联合国教科文组织世界遗产。在美国犹他州、科罗拉多州和怀俄明州出露的绿河组是湖相和河流(在湖泊和河流中形成)沉积物的地层。该地层包含保存完好的淡水动物化石,尤其是鱼类。在南美洲和南极洲之间的岛屿之一的西摩岛,发现了许多始新世海洋动物化石。该遗址于 1882 年由挪威探险家卡尔·安东·拉森 (Carl Anton Larsen) 发现,出土了企鹅和双壳类动物等化石。另一个产生许多化石的地层是英国南部的伦敦粘土。这个以海洋为主的地层年代久远,包含双壳类、腹足类、鹦鹉科(鹦鹉螺)、螃蟹、龙虾、鱼类(包括鲨鱼牙齿)、爬行动物(尤其是海龟)、鸟类甚至哺乳动物的化石。然而,该地层以其化石植物而闻名,其中还发现了水果和种子。迄今为止,仅在伦敦粘土中就发现了 350 种新植物。最著名和最丰富的始新世化石遗址之一,即所谓的 Lagerstätte,是黑森州(德国)的梅塞尔采石场。采石场里有哺乳动物的化石,爬行动物、鱼类、昆虫和植物。由于矿床形成于火山口湖中,尸体未受腐烂影响,化石保存完好。这些化石共同构成了一个完整的始新世生态系统,而梅塞尔采石场在这方面也是独一无二的。该采石场于 1995 年被宣布为世界遗产。始新世化石的其他地点包括昆士兰的 Murgon Fossil Site(~54.6 Ma)和俄勒冈州的 John Day Formation(~37 - 20 Ma)。始新世化石的其他地点包括昆士兰的 Murgon Fossil Site(~54.6 Ma)和俄勒冈州的 John Day Formation(~37 - 20 Ma)。始新世化石的其他地点包括昆士兰的 Murgon Fossil Site(~54.6 Ma)和俄勒冈州的 John Day Formation(~37 - 20 Ma)。

生活

哺乳动物之间的快速辐射发生在古新世。除了许多新的团体之外,出现了比以往任何时候都更大的形式。在始新世,这种多样化仍在继续,许多物种专门研究“原始”古新世物种。鸟类、开花植物、昆虫和其他群体之间也发生了类似的多样化。PETM 导致了许多物种的灭绝,因此古新世动物群和始新世动物群之间存在明显的差异。始新世以更大规模的物种灭绝而告终,被称为 Grande Coupure。

植物

在始新世初期,由于气候温暖,森林生长到极地。除了最干旱的地区,那里是沙漠,整个世界都被森林覆盖。在位于北极圈上方的埃尔斯米尔岛上,发现了树木化石,例如柏科(柏科)或水杉。在格陵兰岛和阿拉斯加的下始新世发现了亚热带甚至热带植物物种(包括棕榈树)的化石。热带雨林向北生长到欧洲、北美和西伯利亚。随着始新世气候变冷,高纬度地区的热带多年生植物和棕榈树让位于更能适应季节差异的落叶植物。由于气候干燥和冷却,一些地方的森林让位于开阔的地形。这导致了草的出现,这种发展反过来又会导致更大的食草动物的出现。有证据表明,草已经存在于白垩纪,最古老的透明化石可以追溯到古新世。这些物种仍然有宽阔的叶子,还不像现代草。一个重要的适应是持续生长的发展,这也使植物能够在重度放牧中存活下来。在渐新世期间,草会进一步蔓延。草已经存在于白垩纪,最古老的清晰化石可以追溯到古新世。这些物种仍然有宽阔的叶子,还不像现代草。一个重要的适应是持续生长的发展,这也使植物能够在重度放牧中存活下来。在渐新世期间,草会进一步蔓延。草已经存在于白垩纪,最古老的清晰化石可以追溯到古新世。这些物种仍然有宽阔的叶子,还不像现代草。一个重要的适应是持续生长的发展,这也使植物能够在重度放牧中存活下来。在渐新世期间,草会进一步蔓延。

鸟类

古新世和早始新世代表了地球历史上唯一一个顶级掠食者是鸟类的时期。稻草人(一群不会飞的大型食肉猛禽),如加斯托尼斯,以小型和中型哺乳动物为食。恐鸟在南美洲将长期处于食物链的顶端,但在北美洲和欧洲,它们在始新世期间面临着来自大型食肉哺乳动物日益激烈的竞争。企鹅在晚白垩世到古新世出现在现今的南极洲和新西兰,在始新世中期到达南美洲,并在巴托期开始栖息在大西洋沿岸。一些始新世企鹅属和种是秘鲁企鹅、古生企鹅、Icadyptes salasi 和巨大的 Anthropornis nordenskoudi,它们可以长到 180 厘米长,重约 90 公斤。相比之下,今天最大的企鹅种类是帝企鹅,它可以长到122厘米,重37公斤。 Anseriformes(鸭鸟)也继续多样化。现已灭绝的雁形目家族是长角鸟科,是今天的鹅的近亲。一个例子是 Presbyornis 属,它类似于现代鸭子,但腿更长。与通过广泛专业化与特定生态系统联系在一起的物种相比,生活在沿海地区的物种通常不那么专业化,而且生存机会更大。在德国梅塞尔采石场发现了始新世平胸目Palaeotis 化石以及北美和蒙古的其他平胸目化石,这与平胸目动物共同祖先生活在冈瓦纳的传统假设不一致。很明显,在始新世,平胸类动物在北半球也很普遍。在始新世,鹦鹉出现在比今天更北的纬度。始新世鹦鹉的化石在欧洲的几个地方被发现。已知最古老的鹦鹉化石已有 5400 万年的历史,发现于丹麦。很明显,在始新世,平胸类动物在北半球也很普遍。在始新世,鹦鹉出现在比今天更北的纬度。始新世鹦鹉的化石在欧洲的几个地方被发现。已知最古老的鹦鹉化石已有 5400 万年的历史,发现于丹麦。很明显,在始新世,平胸类动物在北半球也很普遍。在始新世,鹦鹉出现在比今天更北的纬度。始新世鹦鹉的化石在欧洲的几个地方被发现。已知最古老的鹦鹉化石已有 5400 万年的历史,发现于丹麦。

哺乳动物

白垩纪末期恐龙灭绝后,古新世哺乳动物之间发生适应性辐射,填补了释放的生态位。在古新世,出现了许多现代哺乳动物目,还有一些后来灭绝的目。这种发展在始新世继续。值得注意的是,始新世许多群体的代表都比他们在渐新世的古新世祖先(消失)和他们的继任者都要小。始新世温暖气候中的小物种可能具有进化优势。偶趾有蹄类动物出现在始新世早期,到渐新世开始时,它们已经分解为现代三个亚目:骆驼科(骆驼科)、猪科(猪)和反刍动物(反刍动物)。始新世早期偶蹄类有蹄类动物的一个例子是 Diacodexis。奇趾有蹄类动物(虽然没有发现始新世之前的明确化石,但可能出现在亚洲的古新世)在始新世初期占主导地位,将偶趾有蹄类动物转移到营养较少的地区,在那里反刍动物利用它们的四足消化系统,胃开始发育。始新世早期奇趾有蹄类动物的一个例子是最古老的马科动物 Hyracotherium,然而,它长得并不比今天的兔子大多少。随着中始新世草类的出现,该类群因此具有进化优势,因此可以发挥更重要的生态作用。在始新世晚期,也出现了第一个长鼻目(长鼻动物),例如 Moeritherium 和更大的古乳齿象。他的鼻子和象牙都很短,被认为是大象的祖先。 Embrithopoda是一组可能与来自非洲的大象有关的哺乳动物,例如Arsinoitherium。啮齿动物首先出现在古新世,在始新世期间也进一步多样化。很可能是竞争将它们赶出了多瘤菌,它们也以坚果和种子为生。多瘤动物是较古老的哺乳动物群,它们在始新世被强烈推后,并在渐新世灭绝。 Gondwanatheria 是一组哺乳动物,可能与仅生活在南部大陆(南美洲、南极洲、印度和非洲)的多结核有关。已知有史以来最小的哺乳动物,像鼩鼱的食虫动物 Batodonoides,生活在大约 5300 万年前。最早记录的蝙蝠化石来自下始新世(始新世的蝙蝠种类包括 Icaronycteris、Archaeonycteris、Palaeochiropteryx 和 Hassianycteris),尽管可能在白垩纪发现了属于蝙蝠的牙齿化石。从始新世中期开始,气候逐渐变冷改变了许多动物的栖息地。热带雨林变小了,许多物种适应了开阔的草原。食草动物和掠食者群体都变得更大更强壮。始新世时期的食肉哺乳动物群包括中足类(例如中足类、安卡拉龙类和安德鲁萨克斯类,后者是有史以来已知最大的陆栖哺乳动物),Condylarthra(如 Arctocyon 或可能还有 Tingamarra),但尤其是 Creodonta(如 Patriofelis 或晚始新世 Sarkastodon)。最后三个群体现已灭绝。在始新世,这些哺乳动物从恐怖鸟手中接管了主要捕食者的角色。在始新世末期,出现了第一批食肉目(现代捕食者),猫形目和犬形目,分别是现代猫科动物和犬科动物的前身。食肉目的前身是古新世和早始新世 Miacoidea。确实属于食肉目的一组是 Nimravidae(在猫形目内),它也出现在始新世末期。最早代表出现在古新世的灵长类动物在始新世继续发展。始新世灵长类动物的例子有类似于现代狐猴的 Notharctus 和已知保存非常完好的化石的 Darwinius。一个特殊的发展是第一批来自 Mesonychia 的鲸鱼出现。这种演化是众所周知的,因为在巴基斯坦始新世的下和中始新世发现了许多各种中间形式的化石。鲸鱼的最古老祖先是 Pakicetidae,这是一种陆生食肉动物,具有所有中甲纲的典型三角形牙齿。几百万年后,某些物种,例如 Ambulocetus,已经采用了两栖生活方式。 Ambulocetus 腿的位置已经更适合游泳而不是在陆地上运动。下一步以原鲸科的形式被发现,它可能已经有了鳍。大约 4500 万年前,第一只完整的海洋鲸鱼,龙舌龙科出现了。这一组包括龙王属和多鲁龙属,它们在解剖结构上与今天的须鲸没有太大区别。

其他陆生动物

始新世温暖的气候为爬行动物创造了适宜的环境。一些有史以来最大的蛇来自始新世。在北非发现了Gigantophis garstini 的化石,这条蛇的长度可以达到十米(今天最长的蛇大约有七米长)。来自巴塔哥尼亚的 Chubutophis 长得更高了。海洋始新世蛇Palaeophis曾被认为已达到30米长,但最近的估计表明长度为9米。Ranidae(真蛙)最古老的化石来自始新世,但因为这些动物体积小,他们的遗骸是焦油,化石很少见。因此,它们也可能更早出现。在古新世和始新世之间的过渡时期,某些昆虫群开始了适应性辐射。蚂蚁,在白垩纪时期仍然是仅生活在劳亚大陆的一个微不足道的群体,在始新世早期将传播到世界各地。除了工蚁的遗骸外,还在梅塞尔采石场发现了蚁后,它们的长度可能在 13 到 15 厘米之间。众所周知,这些蚂蚁是有史以来最大的蚂蚁。在美国和英国发现了同性的翅膀。现代蜜蜂的最古老祖先来自始新世,在琥珀中发现了 Electrapis apoides 物种,年龄约为 4500 万年。除了工蚁的遗骸外,还在梅塞尔采石场发现了蚁后,它们的长度可能在 13 到 15 厘米之间。众所周知,这些蚂蚁是有史以来最大的蚂蚁。在美国和英国发现了同性的翅膀。现代蜜蜂的最古老祖先来自始新世,在琥珀中发现了 Electrapis apoides 物种,年龄约为 4500 万年。除了工蚁的遗骸外,还在梅塞尔采石场发现了蚁后,它们的长度可能在 13 到 15 厘米之间。众所周知,这些蚂蚁是有史以来最大的蚂蚁。在美国和英国发现了同性的翅膀。现代蜜蜂的最古老祖先来自始新世,在琥珀中发现了 Electrapis apoides 物种,年龄约为 4500 万年。在琥珀中发现了 Electrapis apoides 物种,其年龄约为 4500 万年。在琥珀中发现了 Electrapis apoides 物种,其年龄约为 4500 万年。

海洋生物

在始新世,洋中脊形成新洋壳的速度比现在快。其结果是,在始新世,海水中钙的浓度相对于镁的浓度更高。这使得矿物方解石相对稳定。始新世末,海水逐渐转变为富镁成分,其中矿物文石相对稳定。这可能是始新世是形成大量白垩的最后一个时期的原因。这块岩石由所谓的“纳米浮游生物”的化石组成,浮游生物介于百分之二至千分之二毫米之间,它们的骨骼由方解石构成。另一方面,较高浓度的镁导致珊瑚和珊瑚礁在渐新世蓬勃发展。相反,珊瑚用文石构建它们的骨骼。鲨鱼,尤其是鲭鲨,在始新世经历了巨大的多样化。这就是地精鲨在这个时代出现的方式。最大的鲨鱼种类之一是斜齿鲨,它早在古新世就出现了,它的身长可达 9 米,以鱼类、海洋哺乳动物和其他鲨鱼为食。这被认为是中始新世 Carcharodon 属的祖先,其中包括巨大的鲨鱼 Megalodon。一种始新世硬骨鱼是 Enchodus,与今天的鲑鱼有关,后者是一种已经出现在白垩纪的捕食者。鲨鱼,尤其是短鳍鲭鲨,在始新世经历了巨大的多样化。这就是地精鲨在这个时代出现的方式。最大的鲨鱼之一是斜齿鲨,它早在古新世就出现了,它的身长可达 9 米,以鱼类、海洋哺乳动物和其他鲨鱼为食。这被认为是中始新世 Carcharodon 属的祖先,其中包括巨大的鲨鱼 Megalodon。一种始新世硬骨鱼是 Enchodus,与今天的鲑鱼有关,后者是一种已经出现在白垩纪的捕食者。鲨鱼,尤其是短鳍鲭鲨,在始新世经历了巨大的多样化。这就是地精鲨在这个时代出现的方式。最大的鲨鱼种类之一是斜齿鲨,它早在古新世就出现了,它的身长可达 9 米,以鱼类、海洋哺乳动物和其他鲨鱼为食。这被认为是中始新世 Carcharodon 属的祖先,其中包括巨大的鲨鱼 Megalodon。一种始新世硬骨鱼是 Enchodus,与今天的鲑鱼有关,后者是一种已经出现在白垩纪的捕食者。海洋哺乳动物和其他鲨鱼。这被认为是中始新世 Carcharodon 属的祖先,其中包括巨大的鲨鱼 Megalodon。一种始新世硬骨鱼是 Enchodus,与今天的鲑鱼有关,后者是一种已经出现在白垩纪的捕食者。海洋哺乳动物和其他鲨鱼。这被认为是中始新世 Carcharodon 属的祖先,其中包括巨大的鲨鱼 Megalodon。一种始新世硬骨鱼是 Enchodus,与今天的鲑鱼有关,后者是一种已经出现在白垩纪的捕食者。

过渡到渐新世

大约 3390 万年前,欧洲的动物群发生了巨大的变化,被称为 Grande Coupure,标志着始新世和渐新世之间的过渡。类似的事件同时发生在亚洲。可能由于通过图尔加海峡建立了陆桥,亚洲的物种有机会迁移到欧洲,反之亦然。这导致了大规模灭绝,但也导致了新物种的异域形成。与此同时,随着南美洲和南极洲的分离,南部大洋的环南极洋流开始形成,进一步冷却南极洲并在南极形成永久冰盖。这个冰盖的形成导致全球海平面下降,地球的光反射率增加,进一步冷却全球气候。气候变化和(在欧亚大陆)新移民的到来确保了快速的进化发展。无法适应新条件的物种灭绝,其他物种适应并具有与其始新世祖先不同的特征。这种变化在哺乳动物和海洋软体动物中尤为明显。稀有元素铱、冲击石英和富镍尖晶石出现在大约在始新世和始新世之间的过渡处形成的岩层中,表明一定也发生过一次或多次陨石撞击。然而,这些岩层的年代测定表明,这种撞击一定发生在大约 3560 万年前,比 Grande Coupure 早一百万年。因此,今天认为这两个事件没有直接关系。有人认为,这些影响导致气候变冷加速。

另见

地球历史古新世渐新世梅塞尔采石场