三疊紀末發(fā)生了地質(zhì)歷史上五次之一的生物大滅絕事件，這一事件導致大量陸地生物滅絕，但恐龍卻躲過了這一災難，并于三疊紀末生物滅絕事件后迅速占據(jù)生態(tài)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么？恐龍為什么能在生物滅絕的天災中得以生存，并于災后迅速發(fā)展壯大？

新京報記者從中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱中科院南古所）獲悉，中外科研人員合作對我國新疆準噶爾盆地郝家溝剖面晚三疊世（三疊紀分為早、中、晚三個世）至早侏羅世地層進行了高分辨率的測量和研究。他們發(fā)現(xiàn)，中央大西洋超級火山噴發(fā)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。研究首次揭示，具有保溫功能的羽毛、早已適應極地寒冷的氣候是恐龍躲過三疊紀末火山冬天并迅速占據(jù)侏羅紀生態(tài)主位的主要原因。

赤道地區(qū)，恐龍嘴里叼著一個基干哺乳動物，背景是中央大西洋超級火成巖省在潘吉亞大陸赤道地區(qū)的噴發(fā)，赤道地區(qū)因火山冬天而下起了鵝毛大雪。Larry Felder 繪制

冰筏沉積、腳印記錄揭示恐龍適應極地嚴寒氣候

晚三疊世至早侏羅世早期是地球歷史上典型的溫室時期，地球兩極不存在冰川，森林一直覆蓋到潘吉亞大陸的南北兩極。

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巖中發(fā)現(xiàn)了冰筏沉積。冰筏沉積有何特征？中科院南古所房亞男博士說，純的深湖泥巖粒度在0.1微米到63微米之間，而冰筏沉積的深湖泥巖中還包括離散分布的、直徑在0.1毫米到15毫米之間的砂粒和小礫石。

科研人員推測，冬季靠岸湖水結(jié)冰時凍結(jié)了湖底較大顆粒的砂礫，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，從而形成冰筏沉積；還有一種可能是，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。準噶爾盆地冰筏沉積的發(fā)現(xiàn)指示出：即使在兩極無冰川的溫室地球時期，極地也存在零攝氏度以下的季節(jié)性結(jié)冰。

巧合的是，研究團隊同時在準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。這表明，晚三疊世至早侏羅世，恐龍生活于極地地區(qū)，并能適應極地季節(jié)性的嚴寒氣候。

恐龍有羽毛保溫，晚三疊世主要分布在中、高緯度地區(qū)

房亞男表示，恐龍分為兩個目，即鳥臀目和蜥臀目。蜥臀目又分為獸腳類和蜥腳類。

部分非鳥類獸腳類恐龍的分支和兩個基干類食草性鳥臀目恐龍的化石上都發(fā)現(xiàn)了羽毛。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育支架法，研究團隊推斷，恐龍?zhí)焐哂杏鹈?，但是這些羽毛不是用于飛翔的，而是用于保溫。

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)以食草和食肉性的擬鱷亞目（遠古的假鱷類，與現(xiàn)代鱷魚的祖先有親戚關系）為主，缺少食草性的恐龍，盡管食肉性的恐龍也存在于低緯度地區(qū)，但是群體非常小。

科研人員認為，這表明在低緯度地區(qū)，食草性的恐龍競爭不過食草性的擬鱷亞目。這可能與低緯度地區(qū)多變且不可預測的植物資源和生物的新陳代謝速率有關。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，沒有羽毛保溫的擬鱷亞目因不能抵御中、高緯度的冷冬而無法在此生存。同時，在低緯度地區(qū)，因植物資源多變且不可預測，新陳代謝速率較高的恐龍又無法與新陳代謝速率較低的擬鱷類競爭。

火山冬天的“冷”造成了陸地生物大滅絕

中央大西洋超級火成巖省的噴發(fā)是造成三疊紀末生物大滅絕事件的主要原因。超級火山噴發(fā)釋放了大量二氧化碳，進而導致的全球升溫、海洋酸化和缺氧等一直被認為是造成海洋生物滅絕的原因。但是全球升溫似乎無法解釋陸地生物的變化。

全球升溫應該會造成四足動物和植物向更寒冷的高緯度地區(qū)遷移，但實際上，高緯度地區(qū)的四足動物，特別是基干蜥腳類恐龍不僅在滅絕事件中存活下來，而且在事件后遷移到低緯度地區(qū)，而熱帶地區(qū)的擬鱷亞目幾乎全部滅絕。因此，研究團隊認為，超級火山噴發(fā)首先造成的火山冬天是造成陸地生物滅絕的首要因素。

火山冬天一般是指，由于火山噴發(fā)釋放的大量火山灰和氣溶膠等物質(zhì)阻擋了日照輻射而造成的地球表面溫度驟降?；鹕蕉斐掷m(xù)時間較短，一般為幾年到幾十年間。火山冬天后一般是長時間尺度的升溫，這是火山噴發(fā)釋放的大量二氧化碳等溫室氣體造成的，升溫的記錄比較容易在沉積和化石記錄中保存。

因此，科研人員推斷是火山冬天的“冷”造成了陸地生物大滅絕，而非傳統(tǒng)觀點認為的“熱”。

基于我國準噶爾盆地的冰筏沉積和恐龍腳印化石記錄，研究直接證明了有羽毛保溫的恐龍自晚三疊世就已經(jīng)適應了季節(jié)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(fā)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于火山冬天，僅少數(shù)體積比較小的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后，恐龍體積迅速增加，地理分布范圍也迅速擴張：蜥腳類恐龍從晚三疊世的中、高緯度地區(qū)擴張到低緯度地區(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)量則增加了近一倍。從此恐龍開啟了長達1.3億年的地球陸地霸主時代。

新京報記者 張璐

編輯 陳靜 校對 付春愔