来源:科技日报

◎ 科技日报记者 张晔

在地球漫长的地质历史上，大约2亿年前的三叠纪末发生了五次生物灭绝。一场突如其来的灾难导致了大量的陆地生物灭绝。

然而，恐龙却幸运地躲过了这场灾难，并在随后的侏罗纪和白垩纪成功地上位称霸世界。

那么，是什么导致了三叠纪末陆地生物的灭绝呢？为什么恐龙能在生物灭绝的自然灾害中生存在灾后迅速发展？

7月2日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员沙金庚、方亚男博士与美国学者合作，在国际知名期刊《科学进步》网上发表的最新研究结果表明，冬季火山是三叠纪末陆地生物灭绝的主要原因；第一次揭示具有绝缘功能的羽毛和已经适应极端寒冷气候是恐龙避免三叠纪末火山冬季并迅速上升的原因。

耐人寻味的三叠纪生物演化

三叠纪是中生代的第一个纪，从2.52亿年开始，结束于2.01亿年前，延续了约5100万年。

在三叠纪之前的二叠纪，地球刚刚上演了一首悲惨的生命挽歌。二叠纪末的生物灭绝被称为地球历史上最大的灭绝事件。生命之树无法恢复。在早期的三叠世，剩余的少量生物花了数百万年才恢复到适合大多数生物的状态。

然而，生命的顽强超出了想象。经过二叠纪末灭绝后的复苏和演变，三叠纪的生物呈现出前所未有的繁荣景象。特别值得注意的是，与古代动物奇怪的外观相比，三叠纪的爬行动物更倾向于现代生物。

例如，槽齿、恐龙和哺乳爬行动物在三叠纪迅速崛起。到了三叠纪晚期，恐龙已经是一个种类繁多的群体，在生态系统中占有重要地位，因此三叠纪被称为恐龙时代的黎明。然而，当时的恐龙相对较弱，远未达到主导地位。

虽然三叠纪的动植物为修复地球生态和促进生命进化付出了巨大的努力，但大自然仍然无情地踩着它们：在大约2亿年前的三叠纪末，盘古泛大陆解体，环境的剧烈变化导致了新一轮的生物灭绝。

虽然三叠纪末生物灭绝的影响是五次灭绝中最弱的，但仍有大量的海洋和陆地生物灭绝，如双壳、腕足、菊石、珊瑚、放射虫、介形、孔虫等。大多数非恐龙古蜥蜴、兽孔爬行动物和一些大型两栖动物也灭绝了。

然而，灭绝事件也赋予了三叠纪一个特殊的意义，即三叠纪是每个纪中唯一一个经历过灾难和生命进化后再次遭遇生物灭绝的时代。它对中生代生物的发展有着深远的影响，特别是在恐龙的鼎盛时期。

谁是三叠纪大灭绝的罪魁祸首？

三叠纪末生物灭绝事件的原因一直有很多解释。近年来，探究者越来越关注火山喷发。

支持火山喷发假说的科学家认为，在中生代早期，由于盘古泛大陆的解体，火山活动强烈，导致大气二氧化碳浓度升高，导致温室效应。

前人的研究表明，当时大气二氧化碳浓度达到1000-6000ppm，地球两极不存在冰川，森林覆盖一直到达潘吉亚大陆的南北两极。

然而，中国科学院南京地质古生物研究所的沙金庚、房亚男博士、哥伦比亚大学Paul Olsen但教授和其他人对火山喷发后地球环境的变化有不同的看法。

他们高分辨率地测量和研究了新疆准噶尔盆地郝家沟的剖面陆。

研究小组重新校正了准噶尔盆地的古纬度，认为侏罗世位于潘吉亚大陆北极（约71度北纬）。在野外调查中，他们首次发现了保存精美的恐龙脚印化石。

沙金庚告诉记者，晚三叠世，食草恐龙主要分布在中高纬度地区；低纬度地区主要是非恐龙和非初龙。三叠纪末生物灭绝后，恐龙迅速蔓延到世界各地；原本占据低纬度地区的其他初龙动物灭亡。

传统观点认为，三叠纪末陆地生物灭绝是由火山喷发释放的大量二氧化碳引起的，但灭绝后陆地生物的反应似乎否认了这一观点。

研究小组推测，超级火山喷发首先带来了火山冬季。火山冬季是指火山喷发释放的大量火山灰和气溶胶，阻挡阳光，导致地球表面温度急剧下降。

虽然冬季火山持续时间短，只有几年到几十年，然后温室效应开启，但并不妨碍冬季火山成为杀死大多数陆地生物的主要因素。

如果是升温，陆地生物将从低纬度迁移到高纬度，但事实上，包括恐龙在内的陆地四足动物从高纬度迁移到低纬度。原来，低纬度地区的拟鳄已经灭绝。因此，我们推断，冬季火山的寒冷导致了陆地生物的灭绝，而不是传统观点认为的热。沙金庚说。

为什么恐龙在灾难中幸存下来？

在三叠纪末的生物灭绝中，恐龙就像一个被选中的儿子。它不仅为自己奠定了统一世界的霸权，而且振兴了整个生态系统的死棋，仿佛地球上所有的痛苦都为它的统治铺平了道路。

巧合的是，研究小组发现恐龙脚印和冰筏沉积在准噶尔盆地最早的侏罗世晚三叠世。

冰筏沉积是砂粒或砾石(直径0).1-15 毫米)漂浮在泥岩中。方亚男对冰筏沉积有两种猜测:一是冬天岸边的湖水结冰时，水下的砾石也冻结了。春天花开的时候，有些冰块像竹筏一样，把冻结的砾石运到湖中央，融化后沉积在泥潭里；另一种可能是冬风把陆地上的砾石吹到冰上，春天湖水融化，砾石落到湖底。

房亚男说：这说明即使在两极无冰川的温室地球时期，极地也有季节性结冰(零下)。

恐龙脚印和冰筏沉积在极地区，这意味着恐龙非常适应极地的季节性寒冷气候，这是他们度过火山冬天的内部技能。

与此同时，这些恐龙也有外装的祝福。

一些非鸟兽脚恐龙的分支和两只基干食草鸟臀目恐龙都发现了羽毛化石的证据。根据系统发展支撑方法，我们推断恐龙天生就有羽毛，很可能是用来保温的。方亚南说，虽然目前发现的大蜥脚成年恐龙没有羽毛，但它们出生时可能会有羽毛。当它们长大后，它们会脱落，就像非洲成年大象没有头发一样，但大象是有头发的。

具有保温功能的原始羽毛确保食草恐龙能够抵御中高纬度的寒冷冬季，然后享受中高纬度丰富稳定的植物资源。

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。

总之，三叠纪末的灭绝导致了大量动植物的灭绝，但不经意间，它为新兴的爬行部队恐龙打开了一扇主宰地球的大门。最后，恐龙加冕为王，成为食物链的顶级生物，坐了1.4亿年。

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