羽毛護體讓恐龍躲過三疊紀末的火山冬天

央廣網 發佈 2022-07-05T09:25:49.554151+00:00

央廣網北京7月2日消息(記者卜葉)三疊紀末發生的一次生物大滅絕事件,導致大量陸地生物滅絕,但恐龍卻躲過一劫,並迅速占據生態主位,稱霸侏羅紀和白堊紀世界。造成三疊紀末陸地生物滅絕的原因是什麼?恐龍為什麼能在生物滅絕的天災中得以生存,並於災後迅速發展?

央廣網北京7月2日消息(記者卜葉)三疊紀末發生的一次生物大滅絕事件,導致大量陸地生物滅絕,但恐龍卻躲過一劫,並迅速占據生態主位,稱霸侏羅紀和白堊紀世界。造成三疊紀末陸地生物滅絕的原因是什麼?恐龍為什麼能在生物滅絕的天災中得以生存,並於災後迅速發展?

近年,中國科學院南京地質古生物研究所研究員沙金庚和博士房亞男,與美國哥倫比亞大學教授Paul Olsen等合作,對我國新疆準噶爾盆地郝家溝剖面陸相晚三疊世至早侏羅世地層進行了高解析度的測量和研究,發現中央大西洋超級火成岩省噴發造成的火山冬天是導致三疊紀末陸地生物大滅絕的主要原因;結合系統發育支架法,首次揭示具有保溫功能的羽毛和早已適應於極地寒冷的氣候是恐龍躲過三疊紀末火山冬天並迅速占據侏羅紀生態主位的主要原因。

恐龍開始適應嚴寒氣候

晚三疊世至早侏羅世早期是地球歷史上典型的溫室時期,大氣二氧化碳濃度達到1000-6000ppm,地球兩極不存在冰川,森林覆蓋一直到達潘吉亞大陸的南北兩極。

但此次,研究團隊首次在準噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世深湖相泥岩中發現了冰筏沉積。研究人員分析,冰筏沉積可能是由於冬季靠岸湖水結冰時凍結湖底的砂礫,春季湖冰融化,一部分冰攜帶凍結的砂礫漂浮至湖中央,至完全融化後將其釋放而沉積於深湖泥中;也有可能是冬季風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。

「冰筏沉積指示即使在兩極無冰川的溫室地球時期,極地也存在季節性的結冰。」沙金庚說。

巧合的是,研究團隊還首次在準噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世湖沼相泥岩中發現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於極地地區,並適應極地季節性的嚴寒氣候。」沙金庚解釋。

恐龍羽毛最初用於保溫

研究人員還發現一個有意思的現象,部分非鳥類獸腳類恐龍和基幹類食草性的鳥臀目恐龍都有羽毛。「根據系統發育支架法,我們推斷恐龍天生具有羽毛,但是這些羽毛不用於飛翔。」房亞男說。

此外,恐龍的羽毛結構和翼龍的羽毛結構相似,進而可以推斷整個鳥跎類都天生具有羽毛。研究團隊認為這些原始的羽毛最可能的用途是用於恐龍乃至整個鳥跎類的保溫。

晚三疊世,恐龍的分布具有明顯的緯向性,特別是食草性的恐龍主要分布於中、高緯度地區;低緯度地區則以非恐龍類和非初龍類的初龍型類,如半水生的植龍目和擬鱷亞目為主;儘管食肉型的恐龍也存在於低緯度地區,但是占據的群體非常小。

低緯度地區以食草和食肉性的擬鱷亞目為主,缺少食草性的恐龍,表明在低緯度地區食草性的恐龍競爭不過食草性的擬鱷亞目。研究團隊認為這一競爭結果可能與熱帶地區多變且不可預測的植物資源和動物新陳代謝的速率息息相關,具有高新陳代謝速率的食草性恐龍無法競爭過新陳代謝速率較低的食草性擬鱷亞目。相反,在中、高緯度地區,食草性的擬鱷亞目明顯少於食草性的恐龍,研究團隊認為具有保溫功能的原始羽毛確保了食草性恐龍能夠抵禦中、高緯度的冷冬,進而獨享中、高緯度豐富且穩定的植物資源,而沒有羽毛保溫的擬鱷亞目因無法抵禦中、高緯度的冷冬而無法生存。

火山冬天造成三疊紀末期陸地生物滅絕

一般認為,中央大西洋超級火成岩省的噴發是造成三疊紀末生物大滅絕事件的導火索。超級火山噴發釋放的大量二氧化碳導致的全球升溫、海洋酸化和缺氧等被認為是造成海洋生物滅絕的原因。

「全球升溫應該會造成四足動物和植物向高緯度地區遷移,但實際上,高緯度地區的四足動物,特別是基幹蜥腳類恐龍不僅在滅絕事件中存活下來,更是在事件後遷移到低緯度地區,而熱帶地區的大型初龍型類,包括植龍和擬鱷亞目幾乎全部滅絕」,房亞男表示,超級火山噴發首先造成的火山冬天是造成陸地生物滅絕的首要因素。

基於我國準噶爾盆地的冰筏沉積和恐龍腳印化石記錄,該研究證明有羽毛保溫的恐龍自晚三疊世首次出現起就適應了季節性的寒冷氣候,這幫助它們成功度過三疊紀末中央大西洋超級火山噴發造成的火山冬天;而大部分沒有羽毛保溫的其他初龍型類動物則滅絕於火山冬天,僅少數體積比較小的一些種類靠躲避在洞穴中而躲過了災難。

「三疊紀末生物大滅絕事件後恐龍體積、數量和地理分布迅速增加,從此恐龍開啟了長達1.3億年的地球陸地霸主時代。」沙金庚說。

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