作者:沈春蕾 来源:科学网微信公号 发布时间:2022/7/3 21:36:32
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如何成为1.3亿年陆地霸主?恐龙:穿上“羽绒服”

 

文 | 《中国科学报》记者 沈春蕾

三叠纪末(约2亿年前)生物大灭绝事件是地质历史上五大生物集群灭绝事件之一。但恐龙却幸运地避过了这一劫难,并称霸侏罗纪和白垩纪世界。

那么,造成三叠纪末陆地生物大灭绝的原因是什么?恐龙为什么能在这场天灾中得以生存,并于灾后迅速发展呢?

与我们印象中恐龙“光秃秃”的外表不同,最新研究发现,恐龙天生就有羽毛。这些羽毛具有保温功能,让恐龙可以适应极地寒冷的气候,躲过了三叠纪末火山冬天,并迅速占据侏罗纪生态主位。这一成果由中国科学院南京地质古生物研究所(以下简称南京古生物所)与美国哥伦比亚大学等机构合作完成,7月2日发表于Science Advances。

在“北极”发现恐龙脚印化石

一切起源于一批“不合时宜”的恐龙脚印化石。

晚三叠世(2.3亿~2亿年前)至早侏罗世早期是地球历史上典型的温室时期,地球两极不存在冰川,森林覆盖一直到达当时的潘吉亚大陆南北两极。

在这项研究中,科研团队不仅将这一时期准噶尔盆地的古纬度,由先前通常认为的北纬40度左右重新校正至约北纬71度,并且首次在深湖相泥岩中发现了冰筏沉积。

准噶尔盆地保存冰伐沉积和恐龙脚印的湖相地层(南京古生物供图)

论文作者之一、南京古生物所助理研究员房亚男告诉《中国科学报》,冰筏沉积的发现指示,即使在两极无冰川的温室地球时期,极地也存在气温低于零度的季节性结冰。

“特别巧合的是,在准噶尔盆地晚三叠世至早侏罗世湖沼相泥岩中,我们也发现了保存精美的恐龙脚印化石。这表明晚三叠世至早侏罗世恐龙生活于极地地区,并适应极地季节性的严寒气候。”房亚男说。

恐龙脚印(南京古生物供图)

恐龙天生有羽毛,不怕冷

为什么恐龙能够抵御严寒存活下来呢?

论文通讯作者、南京古生物所研究员沙金庚介绍:“我们根据系统发育支架法推断,恐龙天生具有羽毛,但是这些羽毛明显不是用于飞翔的。此外,恐龙的羽毛结构和可以飞行的翼龙的羽毛结构相似,我们进而可以推断整个鸟跎类都天生具有羽毛。”

研究团队认为,这些原始的羽毛最可能的用途是用于恐龙的保温。这一点或许可以解释不同种类的恐龙在不同纬度的分布区别。

沙金庚说:“在三叠纪末,我们发现低纬度地区以食草和食肉性的拟鳄亚目(大型初龙)为主,缺少食草性的恐龙。”

与之相对的是,在中、高纬度地区,食草性的拟鳄亚目明显少于食草性的恐龙。

对此,沙金庚解释道,具有保温功能的原始羽毛确保了食草性恐龙能够抵御中、高纬度的冷冬,进而独享中、高纬度丰富且稳定的植物资源。而没有羽毛保温的拟鳄亚目因无法抵御中、高纬度的冷冬而无法生存。

晚三叠世准噶尔盆地古地理位置及恐龙分布图(南京古生物所供图)

陆地生物大灭绝,恐龙称霸

三叠纪末生物大灭绝事件的主要原因是中央大西洋超级火成岩省的喷发。

超级火山喷发释放的大量二氧化碳导致的全球升温、海洋酸化和缺氧等,一直被认为是造成海洋生物灭绝的原因。而“保温”为什么成为了恐龙幸存的秘诀?

研究团队认为,超级火山喷发首先造成的火山冬天,是陆地生物灭绝的首要因素。

什么是火山冬天?

沙金庚解释道,火山冬天是指由于火山喷发释放的大量火山灰和气溶胶等阻挡日照辐射,从而造成地球表面温度骤降。火山冬天持续时间较短,一般为几年到几十年间,很难直接记录于沉积物中。

“数值模拟可以证明,三叠纪末中央大西洋超级火成岩省的喷发造成了严重的火山冬天。”沙金庚告诉《中国科学报》。

“如果是升温,陆地生物会由低纬度迁移至高纬度。然而三叠纪末生物大灭绝事件后,陆地四足动物包括恐龙却由高纬度迁移至低纬度,原本低纬度地区的拟鳄类恐龙灭绝了。”沙金庚表示,“在此基础上,我们推断是火山冬天的‘冷’造成了陆地生物大灭绝,而非传统观点认为的‘热’。”

此时,具有能保温功能的羽毛、且早已适应极地严寒的恐龙,幸运地存活了下来。

恐龙嘴里叼着一个基干哺乳动物,背景是中央大西洋超级火成岩省在潘吉亚大陆赤道地区的喷发,赤道地区因火山冬天下起鹅毛大雪(Larry Felder绘制)

之后的故事,科学家都已经知道了。

在三叠纪末生物大灭绝事件后,恐龙体积迅速增加,地理分布范围迅速扩张。比如,蜥脚类恐龙从晚三叠世的中、高纬度地区扩张到低纬度地区,鸟臀目恐龙首次出现,兽脚类恐龙的体积增加了近20%,恐龙总数量增加了近一倍。

从此,恐龙开启了长达1.3亿年的地球陆地霸主时代。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/sciadv.abo6342

 
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