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◎ 科技日報記者 張曄

在地球漫長的地質(zhì)歷史上，曾發(fā)生過5次生物大滅絕事件，大約在2億年前的三疊紀(jì)末，一場突如其來的災(zāi)難導(dǎo)致了大量陸地生物滅絕。

但是，恐龍卻幸運地躲過了這一劫，并成功“上位”，在隨后的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)稱霸世界。

那么，是什么造成三疊紀(jì)末陸地生物大滅絕？恐龍為什么能在生物滅絕的天災(zāi)中得以生存，并于災(zāi)后迅速發(fā)展？

7月2日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所沙金庚研究員、房亞男博士與美國學(xué)者合作，在國際知名刊物《科學(xué)進展》在線發(fā)表的一項最新研究成果表明，火山冬天是導(dǎo)致三疊紀(jì)末陸地生物大滅絕的主要原因；并首次揭示具有保溫功能的羽毛和早已適應(yīng)于極地寒冷的氣候是恐龍躲過三疊紀(jì)末火山冬天并迅速“上位”的原因。

耐人尋味的三疊紀(jì)生物演化

三疊紀(jì)是中生代的第一個紀(jì)，始于距今2.52億年，結(jié)束于2.01億年前，延續(xù)了約5100萬年。

在三疊紀(jì)之前的二疊紀(jì)，地球剛剛上演了一場慘烈的生命挽歌，二疊紀(jì)末的生物大滅絕被稱為地球歷史上最大的滅絕事件，生命之樹一蹶不振，到了早三疊世，殘存的少量生物用了數(shù)百萬年，才將地球環(huán)境恢復(fù)到適宜大多數(shù)生物居住的狀態(tài)。

然而，生命的頑強超出想象。在經(jīng)歷二疊紀(jì)末大滅絕之后的復(fù)蘇和演化，三疊紀(jì)的生物呈現(xiàn)出一派繁盛景象，爬行動物和裸子植物空前壯大，特別值得注意的是，與古生代動物奇怪的面貌相比，三疊紀(jì)的爬行動物更趨向現(xiàn)代生物的模樣。

比如，槽齒類、恐龍類、似哺乳爬行類動物在三疊紀(jì)迅猛崛起。到三疊紀(jì)晚期，恐龍已經(jīng)是種類繁多的一個類群了，在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)了重要地位，三疊紀(jì)也因此被稱為“恐龍時代的黎明”。但是，那時的恐龍還比較弱小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到稱王稱霸的地位。

雖然三疊紀(jì)的動植物為修復(fù)地球生態(tài)、促進生命演化付出了巨大的努力，但是大自然還是無情地把它們踩在腳下：大約在2億年前的三疊紀(jì)末，地球盤古泛大陸解體，環(huán)境的劇變造成新一輪生物大滅絕。

雖然三疊紀(jì)末生物大滅絕的影響是5次大滅絕中最弱的，但還是有大量的海洋、陸地生物滅絕，比如海洋中的雙殼類、腕足類、菊石、珊瑚、放射蟲、介形類、有孔蟲等，陸地上大多數(shù)非恐龍類的古蜥目、獸孔目爬行動物和一些大型兩棲動物也都滅絕了。

但這次滅絕事件也賦予三疊紀(jì)特殊的意義，即三疊紀(jì)是各個紀(jì)中唯一經(jīng)歷了從災(zāi)難中走出來，大踏步地推進生命演化后，再次遭遇生物大滅絕的一個時代。它對中生代生物發(fā)展，尤其是開創(chuàng)恐龍的鼎盛時代有著深遠(yuǎn)的影響。

三疊紀(jì)大滅絕的罪魁禍?zhǔn)资钦l

對三疊紀(jì)末生物大滅絕事件的成因歷來有多種解釋，近年來，探究者越來越將目光鎖定在火山噴發(fā)上。

支持火山噴發(fā)假說的科學(xué)家認(rèn)為，在中生代早期，由于盤古泛大陸的解體，引發(fā)強烈的火山活動，致使大氣二氧化碳濃度升高，造成溫室效應(yīng)。

前人的研究表明，當(dāng)時的大氣二氧化碳濃度達(dá)到1000-6000ppm，地球兩極不存在冰川，森林覆蓋一直到達(dá)潘吉亞大陸的南北兩極。

不過，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所沙金庚研究員、房亞男博士，美國哥倫比亞大學(xué)Paul Olsen教授等人卻對火山噴發(fā)后地球環(huán)境的變化有不同看法。

他們對我國新疆準(zhǔn)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分辨率的測量和研究。

研究團隊重新校正了準(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）。在野外考察中，他們首次在準(zhǔn)噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世湖沼相泥巖中，發(fā)現(xiàn)了保存精美的恐龍腳印化石。

沙金庚告訴記者，在晚三疊世，食草性的恐龍主要分布于中、高緯度地區(qū)；低緯度地區(qū)則以非恐龍類和非初龍類的初龍型類為主。而三疊紀(jì)末生物大滅絕事件之后，恐龍迅速擴散至全球；原本霸占低緯度地區(qū)的其他初龍型類動物則滅亡了。

傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為三疊紀(jì)末陸地生物大滅絕是由于火山噴發(fā)釋放的大量二氧化碳導(dǎo)致的全球升溫造成的，但是陸地生物在滅絕事件后的響應(yīng)似乎否定了這一觀點。

研究團隊推測認(rèn)為，超級火山噴發(fā)首先帶來了火山冬天?；鹕蕉焓侵富鹕絿姲l(fā)釋放的大量的火山灰和氣溶膠，阻擋日照輻射而造成的地球表面溫度驟降。

雖然火山冬天持續(xù)時間較短，只有幾年到幾十年，隨后就開啟溫室效應(yīng)，但并不妨礙火山冬天成為“殺死”多數(shù)陸地生物的首要因素。

“如果是升溫，陸地生物會由低緯度遷移至高緯度，但實際上，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)的擬鱷類滅絕了，因此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)觀點認(rèn)為的‘熱’?！鄙辰鸶f。

恐龍為何在災(zāi)難中幸存

在三疊紀(jì)末生物大滅絕中，恐龍就像是天選之子，它不僅為自己奠定了一統(tǒng)天下的霸業(yè)，而且盤活了整個生態(tài)系統(tǒng)的死棋，仿佛地球上一切的苦難都是為它稱霸而做的鋪墊。

巧合的是，研究團隊在準(zhǔn)噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世的層位中，同時發(fā)現(xiàn)了恐龍腳印和冰筏沉積。

冰筏沉積就是砂?；蛐〉[石（直徑0.1-15 毫米）漂浮于泥巖中。房亞男對于冰筏沉積有2種推測：一是由于冬季岸邊湖水結(jié)冰時也凍結(jié)了水下的砂礫，待到春暖花開時，一部分冰塊像竹筏一樣，把凍結(jié)的砂礫運送到湖中央，融化后沉積在泥沼中；另一種可能是，冬季大風(fēng)將陸地上的砂礫吹至冰面，春季湖冰融化，砂礫落入湖底。

“這就說明，即使在兩極無冰川的溫室地球時期，極地也存在季節(jié)性的結(jié)冰（零下）?！狈縼喣姓f。

恐龍腳印和冰筏沉積在極地地區(qū)出現(xiàn)，意味著恐龍非常適應(yīng)極地季節(jié)性的嚴(yán)寒氣候，而這就是它們挺過火山冬天的“內(nèi)功”。

同時，這些恐龍還有“外裝”加持。

“部分非鳥類獸腳類恐龍的分支和兩個基干類食草性的鳥臀目恐龍都發(fā)現(xiàn)羽毛化石的證據(jù)。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育支架法，我們推斷恐龍?zhí)焐哂杏鹈?，這些羽毛極有可能是用于保溫的?！狈縼喣姓f，雖然目前發(fā)現(xiàn)的大型蜥腳類成年恐龍沒有羽毛，但有可能出生時帶著羽毛，長大后羽毛退掉了，就像非洲成年大象沒有毛，但是小象是帶毛的。

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，進而獨享中高緯度豐富且穩(wěn)定的植物資源。

而大部分沒有羽毛保溫的其他初龍型類動物則滅絕于火山冬天，僅少數(shù)體積比較小的一些種類靠躲避在洞穴中而躲過了災(zāi)難。

總而言之，三疊紀(jì)末大滅絕導(dǎo)致了大量動植物滅絕，但不經(jīng)意間卻為恐龍這支新崛起的爬行類新軍，打開了走向獨霸地球的大門，最終，恐龍加冕為王，一躍成為食物鏈頂端生物，而且這個位置一坐就是1.4億年。

來源：科技日報

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