三疊紀(jì)末(約2億年前)生物大滅絕事件是地質(zhì)歷史上五大生物集群滅絕事件之一，但恐龍卻幸運(yùn)地避過了這一劫難，并稱霸侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)世界。那

三疊紀(jì)末(約2億年前)生物大滅絕事件是地質(zhì)歷史上五大生物集群滅絕事件之一，但恐龍卻幸運(yùn)地避過了這一劫難，并稱霸侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)世界。

那么，造成三疊紀(jì)末陸地生物大滅絕的原因是什么?恐龍又為何能在這場天災(zāi)中得以生存，并于災(zāi)后迅速發(fā)展呢?

近年來，中科院南京地質(zhì)古生物研究所(以下簡稱南京古生物所)與美國哥倫比亞大學(xué)等科研單位合作，不僅校正了新疆準(zhǔn)噶爾盆地的古緯度，還發(fā)現(xiàn)恐龍長有能保溫的羽毛，這讓其可以適應(yīng)極地寒冷的氣候，躲過三疊紀(jì)末火山冬天，并迅速占據(jù)侏羅紀(jì)生態(tài)主位。

相關(guān)研究成果7月2日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

在“北極”發(fā)現(xiàn)恐龍腳印化石

據(jù)了解，晚三疊世(2.3億～2億年前)至早侏羅世早期是地球歷史上典型的溫室時期，地球兩極不存在冰川，森林覆蓋一直到達(dá)當(dāng)時的潘吉亞大陸南北兩極。

論文作者之一、南京古生物所助理研究員房亞男告訴《中國科學(xué)報》，此前的研究一直認(rèn)定準(zhǔn)噶爾盆地的古緯度在北緯40度左右，在本次研究中，科研團(tuán)隊重新校正了準(zhǔn)噶爾盆地的古緯度，認(rèn)為其晚三疊世至早侏羅世位于潘吉亞大陸的北極地區(qū)(約北緯71度)。

“我們首次在準(zhǔn)噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世深湖相泥巖中發(fā)現(xiàn)了冰筏沉積，其主要特征是砂?；蛐〉[石漂浮于泥巖中。”房亞男介紹說。

她進(jìn)一步解釋道，冰筏沉積可能是由于冬季靠岸湖水結(jié)冰時凍結(jié)湖底的砂礫，春季湖冰融化，一部分冰攜帶凍結(jié)的砂礫漂浮至湖中央，至完全融化后將其釋放而沉積于深湖泥中;也有可能是冬季風(fēng)將陸地上的砂礫吹至冰面，春季湖冰融化，砂礫落入深湖泥中。

準(zhǔn)噶爾盆地冰筏沉積的發(fā)現(xiàn)指示，即使在兩極無冰川的溫室地球時期，極地也存在氣溫低于零度的季節(jié)性結(jié)冰。

房亞男告訴《中國科學(xué)報》：“特別巧合的是，在準(zhǔn)噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世湖沼相泥巖中，我們還發(fā)現(xiàn)了保存精美的恐龍腳印化石，這表明晚三疊世至早侏羅世恐龍生活于極地地區(qū)，并適應(yīng)極地季節(jié)性的嚴(yán)寒氣候。”

恐龍有羽毛不怕冷

為什么恐龍能夠抵御嚴(yán)寒存活下來呢?

在分類上，恐龍可以分為蜥臀目和鳥臀目，蜥臀目又分為獸腳類和蜥腳類。此前的化石記錄顯示，部分非鳥類的獸腳類恐龍的分支和兩個基干類食草性的鳥臀目恐龍都具有羽毛。

論文通訊作者、南京古生物所研究員沙金庚介紹，“我們根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育支架法推斷，恐龍有羽毛，但是這些羽毛明顯不是用于飛翔的。此外，恐龍的羽毛結(jié)構(gòu)和可以飛行的翼龍的羽毛結(jié)構(gòu)相似，我們進(jìn)而推斷整個鳥跎類都有羽毛。”

研究團(tuán)隊認(rèn)為，這些原始的羽毛最可能的用途是保溫。

沙金庚說，“在三疊紀(jì)末，我們發(fā)現(xiàn)低緯度地區(qū)以食草和食肉性的擬鱷亞目(大型初龍)為主，缺少食草性的恐龍。”

研究團(tuán)隊認(rèn)為，這一競爭結(jié)果可能與熱帶地區(qū)多變且不可預(yù)測的植物資源以及動物新陳代謝的速率相關(guān)。具有高新陳代謝速率的食草性恐龍競爭不過新陳代謝速率較低的食草性擬鱷亞目。

與之相對的是，在中、高緯度地區(qū)，食草性的擬鱷亞目明顯少于食草性的恐龍。對此，沙金庚解釋道，具有保溫功能的原始羽毛確保了食草性恐龍能夠抵御中、高緯度的冷冬，進(jìn)而獨(dú)享中、高緯度豐富且穩(wěn)定的植物資源;沒有羽毛保溫的擬鱷亞目因無法抵御中、高緯度的冷冬而無法生存。

陸地生物大滅絕與恐龍稱霸

此前的研究還發(fā)現(xiàn)，中央大西洋超級火成巖省的噴發(fā)是造成三疊紀(jì)末生物大滅絕事件的主要原因。超級火山噴發(fā)釋放大量二氧化碳，由此導(dǎo)致的全球升溫、海洋酸化和缺氧等一直被認(rèn)為是海洋生物滅絕的原因。但是全球升溫似乎無法解釋陸地生物的響應(yīng)。

沙金庚等人發(fā)現(xiàn)，全球升溫應(yīng)該會造成四足動物和植物向高緯度地區(qū)遷移，但實(shí)際上，高緯度地區(qū)的四足動物，特別是基干蜥腳類恐龍不僅在滅絕事件中存活下來，更在事件后遷移到低緯度地區(qū)。而熱帶地區(qū)的大型初龍類，包括植龍和擬鱷亞目幾乎全部滅絕。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊認(rèn)為，超級火山噴發(fā)造成的火山冬天，是陸地生物滅絕的首要因素。

沙金庚解釋道，火山冬天是指由于火山噴發(fā)釋放的大量火山灰和氣溶膠等阻擋日照輻射，從而造成地球表面溫度驟降。火山冬天持續(xù)時間較短，一般為幾年到幾十年，很難直接記錄于沉積物中。

“數(shù)值模擬可以證明，三疊紀(jì)末中央大西洋超級火成巖省的噴發(fā)造成了嚴(yán)重的火山冬天。”沙金庚告訴《中國科學(xué)報》，火山冬天后一般是長時間尺度的升溫，這是由于火山噴發(fā)釋放的大量二氧化碳等溫室氣體所致，所以升溫的記錄比較容易在沉積和化石記錄中保存。

“如果是升溫，陸地生物會由低緯度遷移至高緯度，然而三疊紀(jì)末生物大滅絕事件后，陸地四足動物包括恐龍卻由高緯度遷移至低緯度，原本低緯度地區(qū)的擬鱷類恐龍則滅絕了。”沙金庚表示，“在此基礎(chǔ)上，我們推斷是火山冬天的‘冷’造成了陸地生物大滅絕，而非傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的‘熱’。”

不難發(fā)現(xiàn)，三疊紀(jì)末的恐龍之所以能幸運(yùn)地存活下來，是因?yàn)槠渚哂斜毓δ艿挠鹈?，早已適應(yīng)極地嚴(yán)寒。

隨后的研究發(fā)現(xiàn)，在三疊紀(jì)末生物大滅絕事件后，恐龍體積迅速增加，地理分布范圍迅速擴(kuò)張，比如，蜥腳類恐龍從晚三疊世的中、高緯度地區(qū)擴(kuò)張到低緯度地區(qū)，鳥臀目恐龍首次出現(xiàn)，獸腳類恐龍的體積增加了近20%，恐龍總數(shù)增加了近一倍。

從此，恐龍開啟了長達(dá)1.3億年的地球陸地霸主時代。