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◎ 科技日?qǐng)?bào)記者 張曄

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

但是，恐龍卻幸運(yùn)地躲過(guò)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(guó)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(guó)學(xué)者合作，在國(guó)際知名刊物《科學(xué)進(jìn)展》在線發(fā)表的一項(xiàng)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(guò)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(gè)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(wàn)年。

在三疊紀(jì)之前的二疊紀(jì)，地球剛剛上演了一場(chǎng)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(shù)一蹶不振，到了早三疊世，殘存的少量生物用了數(shù)百萬(wàn)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(qiáng)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(dòng)物和裸子植物空前壯大，特別值得注意的是，與古生代動(dòng)物奇怪的面貌相比，三疊紀(jì)的爬行動(dòng)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(dòng)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(gè)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(shí)代的黎明”。但是，那時(shí)的恐龍還比較弱小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到稱王稱霸的地位。

雖然三疊紀(jì)的動(dòng)植物為修復(fù)地球生態(tài)、促進(jìn)生命演化付出了巨大的努力，但是大自然還是無(wú)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?cè)斐尚乱惠喩锎鬁缃^。

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(dòng)物和一些大型兩棲動(dòng)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(gè)紀(jì)中唯一經(jīng)歷了從災(zāi)難中走出來(lái)，大踏步地推進(jìn)生命演化后，再次遭遇生物大滅絕的一個(gè)時(shí)代。它對(duì)中生代生物發(fā)展，尤其是開(kāi)創(chuàng)恐龍的鼎盛時(shí)代有著深遠(yuǎn)的影響。

三疊紀(jì)大滅絕的罪魁禍?zhǔn)资钦l(shuí)

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

支持火山噴發(fā)假說(shuō)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(qiáng)烈的火山活動(dòng)，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(shí)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(guò)，中國(guó)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(guó)哥倫比亞大學(xué)Paul Olsen教授等人卻對(duì)火山噴發(fā)后地球環(huán)境的變化有不同看法。

他們對(duì)我國(guó)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(jìn)行了高分辨率的測(cè)量和研究。

研究團(tuán)隊(duì)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(kuò)散至全球；原本霸占低緯度地區(qū)的其他初龍型類動(dòng)物則滅亡了。

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)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(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)認(rèn)為，超級(jí)火山噴發(fā)首先帶來(lái)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(shí)間較短，只有幾年到幾十年，隨后就開(kāi)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(huì)由低緯度遷移至高緯度，但實(shí)際上，陸地四足動(dòng)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(diǎn)認(rèn)為的‘熱’?！鄙辰鸶f(shuō)。

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(gè)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(tuán)隊(duì)在準(zhǔn)噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世的層位中，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了恐龍腳印和冰筏沉積。

冰筏沉積就是砂粒或小礫石（直徑0.1-15 毫米）漂浮于泥巖中。房亞男對(duì)于冰筏沉積有2種推測(cè)：一是由于冬季岸邊湖水結(jié)冰時(shí)也凍結(jié)了水下的砂礫，待到春暖花開(kāi)時(shí)，一部分冰塊像竹筏一樣，把凍結(jié)的砂礫運(yùn)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(shuō)明，即使在兩極無(wú)冰川的溫室地球時(shí)期，極地也存在季節(jié)性的結(jié)冰（零下）。”房亞男說(shuō)。

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(guò)火山冬天的“內(nèi)功”。

同時(shí)，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(gè)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@些羽毛極有可能是用于保溫的?！狈縼喣姓f(shuō)，雖然目前發(fā)現(xiàn)的大型蜥腳類成年恐龍沒(méi)有羽毛，但有可能出生時(shí)帶著羽毛，長(zhǎng)大后羽毛退掉了，就像非洲成年大象沒(méi)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(jìn)而獨(dú)享中高緯度豐富且穩(wěn)定的植物資源。

而大部分沒(méi)有羽毛保溫的其他初龍型類動(dòng)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(guò)了災(zāi)難。

總而言之，三疊紀(jì)末大滅絕導(dǎo)致了大量動(dòng)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(kāi)了走向獨(dú)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(gè)位置一坐就是1.4億年。

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