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(chǎng)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(jiǎn)稱南京古生物所)與美國(guó)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(zhǎng)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(shí)期，地球兩極不存在冰川，森林覆蓋一直到達(dá)當(dāng)時(shí)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(guó)科學(xué)報(bào)》，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(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)。

“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，其主要特征是砂粒或小礫石漂浮于泥巖中。”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(shí)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(wú)冰川的溫室地球時(shí)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(guó)科學(xué)報(bào)》：“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(gè)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(gè)鳥跎類都有羽毛。”

研究團(tuán)隊(duì)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(duì)認(rèn)為，這一競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果可能與熱帶地區(qū)多變且不可預(yù)測(cè)的植物資源以及動(dòng)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(jìng)爭(zhēng)不過新陳代謝速率較低的食草性擬鱷亞目。

與之相對(duì)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(duì)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(wú)法抵御中、高緯度的冷冬而無(wú)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(jí)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(jí)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(wú)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(huì)造成四足動(dòng)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(dòng)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(duì)認(rèn)為，超級(jí)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(shí)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(jí)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(guó)科學(xué)報(bào)》，火山冬天后一般是長(zhǎng)時(shí)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(huì)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(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缫堰m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?bào)w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(zhǎng)達(dá)1.3億年的地球陸地霸主時(shí)代。