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恐龙为何能躲过三叠纪大灭绝?推断恐龙拥有保暖功能的羽毛
2022/07/02 15:43  新华报业网  

  交汇点讯 拥有矫健四肢、庞大身躯的恐龙或行走于海岸平原,或踱步于原始丛林……当提到恐龙,人们的第一反应是“地球霸主”。但恐龙并非一开始就是“地球霸主”。三叠纪末,大量陆地和海洋生物消失于一次生物大灭绝事件,恐龙却躲过了这次灾难。之后,恐龙迅速占据生态主位,称霸侏罗纪和白垩纪世界。为什么大量陆地生物灭绝于三叠纪末?恐龙为什么能在生物灭绝的天灾中得以生存,并于灾后迅速发展?

  近日,中国科学院南京地质古生物研究所(简称“南古所”)沙金庚和房亚男博士与美国哥伦比亚大学Paul Olsen教授等人合作的研究发现,中央大西洋超级火成岩省喷发造成的火山冬天是导致三叠纪末陆地生物大灭绝的主要原因,而恐龙早已适应极地寒冷气候,并拥有保暖功能的羽毛,最终得以躲过三叠纪末火山冬天并占据侏罗纪生态主位。

  温室时期极地可结冰,恐龙分布于中、高纬度

  大气二氧化碳浓度高、地球两极没有冰川、森林覆盖一直到达潘吉亚大陆的南北两极……地球在晚三叠世至早侏罗世早期存在一个典型的温室时期。

  “我们首次在准噶尔盆地晚三叠世至早侏罗世深湖相泥岩中发现了冰筏沉积。”房亚男介绍,冰筏沉积,也就是湖冰像竹筏一样通过漂浮把砂砾运到湖中央,最终砂砾沉积于湖底。研究团队重新校正了准噶尔盆地的古纬度,认为该时期它位于潘吉亚大陆的北极地区。也就是说,即使在两极无冰川的温室地球时期,极地也存在季节性的结冰,温度可达零下。

  除了发现冰筏沉积,研究团队还在该区域同时发现了保存精美的恐龙脚印化石。该发现表明,在晚三叠世至早侏罗世,恐龙生活在极地地区,并适应了极地季节性的严寒气候。

  植物的分布也佐证了极地具有季节性的严寒气候。赤道地区以松柏类、种子蕨和蕨类为主;亚热带地区以松柏类为主,多样性较低;中、高纬度地区则具有较高的多样性,中国北方地区具有丰富的落叶性植物、大叶的松柏、银杏和具有明显生长纹的树木。

  “三叠纪末生物灭绝事件之前,恐龙的分布具有明显的纬向性:恐龙,特别是食草性恐龙主要分布于中、高纬度地区。”沙金庚补充。尽管食肉型的恐龙也存在于低纬度地区,但是数量非常小。

  火山冬天造成生物灭绝,恐龙凭借羽毛抵御寒冬

  长久以来,人们认为中央大西洋超级火成岩省喷发造成的全球升温、海洋酸化和缺氧等导致了海洋生物灭绝。但研究团队认为,如果全球升温,陆地生物会由低纬度迁移至高纬度,然而三叠纪末生物灭绝事件后,陆地四足动物包括恐龙由高纬度迁移至低纬度,原本低纬度地区的拟鳄类却灭绝了。

  “因此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’。”沙金庚介绍,超级火山喷发释放的大量火山灰和气溶胶等阻挡日照辐射,造成了地球表面温度骤降,这就是“火山冬天”。但它的持续时间一般为几年到几十年间,很难直接记录于沉积物中。

  研究团队还通过系统发育支架法,推断恐龙天生具有羽毛,但这些羽毛并不用于飞翔。“但大型蜥脚类恐龙并没有发现过具有羽毛的化石,”沙金庚解释,“大型恐龙更需要的或许是散热而不是保温,但是它们出生时可能有羽毛,只是长大后羽毛退掉了。就像非洲成年大象没有毛,但是小象是有毛的。”

  研究认为,这些原始羽毛最可能的用途就是保温。在中、高纬度地区,没有羽毛保温的拟鳄亚目无法生存,恐龙则拥有能够保温的羽毛来抵御寒冬,进而独享丰富且稳定的植物资源。

  生物大灭绝,恐龙生态位崛起

  “准噶尔盆地的冰筏沉积和恐龙脚印化石记录,可以直接证明有羽毛保温的恐龙自晚三叠世首次出现起就已经适应了季节性的寒冷气候。”房亚男表示,这帮助它们成功度过了三叠纪末中央大西洋超级火山喷发造成的火山冬天。而没有羽毛保温的其他动物则灭绝于火山冬天,只有少数体积小的种类躲在洞穴中,躲过了灾难。

  此次生物大灭绝事件后,恐龙体积迅速增加,分布范围也迅速扩张。恐龙从中、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%,而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。

  但既然恐龙凭借能够保暖的羽毛熬过了三叠纪末的火山冬天,为什么没能熬过白垩纪末的火山冬天?房亚男猜测,这是因为白垩纪末小行星撞击导致的火山冬天规模太大,植物大面积死亡;随着体重与体积的增加,恐龙的食物需求也变大了。在食物短缺和火山冬天等复杂因素下,恐龙最终灭绝。

  新华日报·交汇点记者 张宣

  实习生 孙广哲

  图片来源 南古所

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责编:顾志铭

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