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【科技日报】导致三叠纪末生物大灭绝的“冰冷”真相

火山喷发使地表温度骤降,恐龙因有羽毛而幸存

2022-08-16 科技日报 张晔
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  地球地质历史上曾发生5次生物大灭绝事件,其中的一次发生在大约2亿年前的三叠纪末。当时,一场突如其来的灾难导致了大量的陆地生物灭绝,恐龙却不在其中。

  是什么造成了三叠纪末的陆地生物大灭绝?恐龙又为何能在生物灭绝的天灾中幸存呢?

  近期,中国科学院南京地质古生物研究所研究员沙金庚、房亚男博士与外国学者合作,在国际知名刊物《科学进展》在线发表的一项最新研究成果表明:火山冬天是导致三叠纪末陆地生物大灭绝的主要原因。他们还首次揭示,具有保温功能的羽毛和对于极地寒冷的气候的适应性,是恐龙躲过三叠纪末生物灭绝的原因。

  耐人寻味的三叠纪生物演化

  三叠纪是中生代的第一个纪,在经历二叠纪末大灭绝之后的复苏和演化后,三叠纪的生物呈现出一派繁盛景象,爬行动物和裸子植物空前壮大,槽齿类、恐龙类、似哺乳爬行类动物等动物在三叠纪迅猛崛起。到三叠纪晚期,恐龙已经成为了一个种类繁多的类群,在生态系统中占据了重要地位。

  可是,天有不测风云,大约在2亿年前的三叠纪末,地球盘古泛大陆解体,环境的剧变造成了新一轮生物大灭绝。

  这次灭绝事件让三叠纪成为了地质历史的各个纪元中唯一一个在上一次大灭绝事件不久、生命演化大踏步地推进后,再次遭遇生物大灭绝的纪元。发生在三叠纪的灭绝事件,对于中生代的生物发展,特别是恐龙时代的来临有着深远的影响。

  三叠纪大灭绝的罪魁祸首

  三叠纪末生物大灭绝事件的原因,历来有多种解释。近年来,火山喷发成为了许多科学家关注的重点。支持火山喷发导致三叠纪末生物大灭绝事件的科学家认为,在中生代早期,由于盘古泛大陆的解体,引发强烈的火山活动,致使大气二氧化碳浓度升高,从而导致生物大灭绝。

  不过,本次的研究团队却对火山喷发后地球环境的变化有不同看法。他们对我国新疆准噶尔盆地郝家沟剖面陆相晚三叠世至早侏罗世地层进行了高分辨率的测量和研究,并重新校正了准噶尔盆地的古纬度,得出了该地区晚三叠世至早侏罗世位于潘吉亚大陆的北极地区(约北纬71度)的结论。

  在野外考察中,他们首次在准噶尔盆地晚三叠世至早侏罗世湖沼相泥岩中,发现了保存精美的恐龙脚印化石。

  沙金庚告诉记者,在晚三叠世,食草性的恐龙主要分布于中、高纬度地区。而在三叠纪末生物大灭绝事件之后,恐龙迅速扩散至全球;原本霸占低纬度地区的其他初龙型类动物则灭亡了。

  传统的观点认为,三叠纪末生物大灭绝是由于火山喷发释放的大量二氧化碳导致的全球升温造成的,但是陆地生物在灭绝事件后的反应,似乎不能为这种观点提供佐证。

  研究团队推测认为,超级火山喷发首先带来了火山冬天。火山冬天是指火山喷发释放的大量的火山灰和气溶胶阻挡日照辐射,从而造成地球表面温度骤降。

  “在三叠纪生物大灭绝过程中,包括恐龙在内的陆地四足动物由较寒冷的高纬度迁移至较温暖的低纬度,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’。”沙金庚表示。

  恐龙为何在灾难中幸存

  研究团队在准噶尔盆地晚三叠世至早侏罗世的层位中,同时发现了恐龙脚印和冰筏沉积。冰筏沉积指的是漂浮于泥岩中的砂粒或小砾石。“这就说明,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。”房亚男说。

  恐龙脚印和冰筏沉积在极地地区出现,意味着恐龙非常适应极地季节性的严寒气候,而这是它们挺过火山冬天的“内功”。同时,这些恐龙还有“外装”加持。

  “目前,研究人员发现过一些恐龙羽毛化石的证据。因此,根据系统发育支架法,我们推断恐龙天生具有羽毛,这些羽毛极有可能是用于保温的。”房亚男说。

  恐龙拥有的具有保温功能的原始羽毛,确保了食草性恐龙能够抵御中高纬度的冷冬,进而独享中高纬度丰富且稳定的植物资源。而大部分没有羽毛保温的其他初龙型类动物则灭绝于火山冬天,仅少数体积比较小的一些种类靠躲避在洞穴中而躲过了灾难。

  总而言之,三叠纪末大灭绝导致了大量动植物灭绝,而羽毛这件“羽绒服”,却让恐龙成功幸存了下来。

  (原载于《科技日报》 2022-08-16 05版)

打印 责任编辑:侯茜

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