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两亿年前“火山冬天”导致生物大灭绝 恐龙却趁机崛起
2022-07-02 13:47:29   来源:化石网   评论:0 点击:

(化石网整理)据现代快报(记者 阿里亚):发生在距今两亿年前的一场大灭绝,将许多生物从地球上抹去,为恐龙崛起铺平道路。中科院南京地质古生物研究所一项新的研究发现,火山喷发导致的全球性气温降低 " 火
(化石网整理)据现代快报(记者 阿里亚):发生在距今两亿年前的一场大灭绝,将许多生物从地球上抹去,为恐龙崛起铺平道路。中科院南京地质古生物研究所一项新的研究发现,火山喷发导致的全球性气温降低 " 火山冬天 ",是造成这次陆地生物大规模灭绝的主要 " 元凶 "。恐龙利用羽毛早已适应极地严寒气候,逃过了灭绝。7 月 2 日,相关研究成果在线发表于国际知名刊物《科学进展》上。
 
两亿年前,恐龙竟有这样的分布规律
 
在已灭绝的古生物当中,人类对恐龙最感兴趣。
 
时光倒流到两亿年前,当时地球上到处阳光灿烂。除了一些沙漠和荒漠之外,大部分地区被森林所覆盖。植物欣欣向荣,动物生生不息。
 
" 三叠纪末生物大灭绝之前,食草性的恐龙主要分布于中、高纬度地区。" 中科院南京地质古生物研究所博士房亚男说,尽管食肉型的恐龙也存在于低纬度地区,但是占据的群体非常小。
 
 
赤道地区恐龙嘴里叼着一个基干哺乳动物,背景是中央大西洋超级火成岩省在潘吉亚大陆赤道地区的喷发,赤道地区因火山冬天下起鹅毛大雪(Larry Felder 绘制)
 
同样,植物的分布也有规律。赤道地区以松柏类、种子蕨和蕨类为主;亚热带地区多样性较低,以松柏类为主;而中、高纬度地区则具有较高的多样性,中国北方地区具有丰富的落叶性植物、大叶的松柏、银杏和具有明显生长纹的树木。
 
发现恐龙脚印化石,首次揭示它适应严寒天气
 
房亚男向现代快报记者介绍,近年来他们与美国哥伦比亚大学 Paul Olsen 教授等人合作,在我国新疆准噶尔盆地展开深入研究。研究团队首次在这里距今约两亿年前的地层中,发现了冰筏沉积。
 
 
准噶尔盆地晚三叠世至早侏罗世冰筏沉积特征
 
研究团队分析,冰筏沉积可能是由于冬季靠岸湖水结冰时冻结湖底的砂砾,春季湖冰融化,一部分冰携带冻结的砂砾漂浮至湖中央,至完全融化后将其释放而沉积于深湖泥中;也有可能是冬季风将陆地上的砂砾吹至冰面,春季湖冰融化,砂砾落入深湖泥中。
 
" 准噶尔盆地冰筏沉积的发现表明,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。
 
特别巧合的是,研究团队同时在准噶尔盆地距今约两亿年前的地层中,发现了保存精美的恐龙脚印化石。这表明,当时恐龙生活于极地地区,并适应极地季节性的严寒气候。
 
恐龙天生自带羽毛,是为保暖而非飞行
 
恐龙是一个大家族,长达 1.6 亿年之久的恐龙时代,活跃着很多种类的恐龙,它们的体形和习性相差也大。
 
化石是研究生物进化历程的重要证据。有化石证据表明,部分食草性恐龙身上披有羽毛。还有一些恐龙,目前还没有羽毛的直接证据。
 
根据系统发育支架法,研究团队推断,也许恐龙天生都自带羽毛,只是有些恐龙长大后羽毛脱落了。不过,这些羽毛并不是用于飞翔的。
 
 
晚三叠世准噶尔盆地古地理位置及恐龙分布图
 
三叠纪末生物大灭绝之前,低纬度地区以食草和食肉性的拟鳄亚目为主,缺少食草性的恐龙,表明在低纬度地区食草性的恐龙竞争不过食草性的拟鳄亚目。相反,在中、高纬度地区,食草性的拟鳄亚目明显少于食草性的恐龙。
 
研究团队分析认为,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;而没有羽毛保温的拟鳄亚目因无法抵御中、高纬度的冷冬,而无法生存。
 
" 火山冬天 " 或导致两亿年前陆地生物大灭绝
 
两亿年前,一场生物大灭绝让超过一半地球生物消失。这场进化史上的 " 浩劫 " 因何而来?研究团队推断," 火山冬天 " 是造成这场大灭绝的主要原因。
 
" ‘火山冬天’是指由于火山喷发释放的大量火山灰和气溶胶等,阻挡日照辐射而造成的地球表面温度骤降的现象。‘火山冬天’通常持续数年至数十年。" 房亚男补充说,两亿年前中央大西洋超级火成岩省的喷发,造成了严重的 " 火山冬天 ",进而导致陆地生物大灭绝。
 
 
系统发育框架上重要的生理特征的进化分支图
 
房亚男表示,基于我国准噶尔盆地的冰筏沉积和恐龙脚印化石记录,本研究直接证明了有羽毛保温的恐龙早已适应了季节性的寒冷气候,这帮助它们成功度过两亿年前的 " 火山冬天 ";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。
 
这场生态剧变使得地球物种重新洗牌,恐龙体积迅速增加,在世界各地崛起,一跃成为了地球新霸主。
 
相关报道:三叠纪末生物大灭绝,为何恐龙能“幸存”?南古所专家揭示:恐龙的羽毛起到保温作用,捱过“火山冬天”
 
(化石网整理)据扬子晚报/紫牛新闻(记者 于丹丹):三叠纪末发生了地质历史上五次之一的生物大灭绝事件,但恐龙却避过了这一灾难,此后它们迅速成为地球霸主,称霸侏罗纪和白垩纪世界。这是为什么?中国科学院南京地质古生物研究所专家发现,火山冬天是导致三叠纪末陆地生物大灭绝的主要原因。科学家结合系统发育支架法,首次揭示具有保温功能的羽毛和早已适应于极地寒冷的气候,是恐龙躲过三叠纪末火山冬天并迅速占据侏罗纪生态主位的主要原因。该项成果7月2日在线发表于国际知名刊物《科学进展》(Science Advances),
 
恐龙有羽毛!不是为飞翔,而是保暖
 
首次揭示恐龙适应极地季节性的严寒气候
 
晚三叠世至早侏罗世早期是地球历史上典型的温室时期,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。
 
近年,中国科学院南京地质古生物研究所沙金庚和房亚男博士,与美国哥伦比亚大学Paul Olsen教授等人合作,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。
 
研究团队重新校正了准噶尔盆地的古纬度,认为其晚三叠世至早侏罗世位于潘吉亚大陆的北极地区。研究团队首次在准噶尔盆地晚三叠世至早侏罗世深湖相泥岩中发现了冰伐沉积。
 
南京地质古生物研究所房亚男博士介绍,准噶尔盆地冰筏沉积的发现指示了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。
 
“特别巧合的是,研究团队同时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。”房亚男博士介绍说,这表明晚三叠世至早侏罗世恐龙生活于极地地区,并适应极地季节性的严寒气候。
 
根据系统发育支架法,研究团队推断恐龙天生具有羽毛,但是这些羽毛明显不是用于飞翔的。
 
此外,恐龙的羽毛结构和翼龙的羽毛结构相似,进而可以推断整个鸟跎类都天生具有羽毛。研究团队认为这些原始的羽毛最可能的用途是用于恐龙乃至整个鸟跎类的保温。
 
陆地生物大灭绝到底是因“热”还是“冷”?
 
火山冬天是造成陆地生物灭绝的首要因素
 
超级火山喷发释放的大量CO₂导致的全球升温、海洋酸化和缺氧等,一直被认为是造成海洋生物灭绝的原因。
 
但是此前一直令人不解的是,全球升温应该会造成四足动物和植物向高纬度地区迁移,但实际上,高纬度地区的四足动物,特别是基干蜥脚类恐龙不仅在灭绝事件中存活下来,更是在事件后迁移到低纬度地区,而热带地区的大型初龙型类,包括植龙和拟鳄亚目几乎全部灭绝。
 
因此研究团队认为,超级火山喷发首先造成的火山冬天是造成陆地生物灭绝的首要因素。所谓的“火山冬天”,是指大规模火山喷发所释放的气溶胶和火山灰因阻挡太阳光而导致的大气温度异常降低的现象。
 
专家表示,基于我国准噶尔盆地的冰伐沉积和恐龙脚印化石记录,本研究直接证明了有羽毛保温的恐龙自晚三叠世首次出现起就已经适应了季节性的寒冷气候,这帮助它们成功度过三叠纪末中央大西洋超级火山喷发造成的火山冬天;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。
 
而三叠纪末生物大灭绝事件后,恐龙体积迅速增加,地理分布范围迅速扩张。恐龙从晚三叠世的中、高纬度地区扩张到低纬度地区,恐龙总数量增加了近一倍。从此,恐龙开启了长达1.3亿年的地球陆地霸主时代!
 
相关报道:羽毛护体让恐龙躲过三叠纪末的火山冬天
 
(化石网整理)据央广网北京7月2日消息(记者卜叶):三叠纪末发生的一次生物大灭绝事件,导致大量陆地生物灭绝,但恐龙却躲过一劫,并迅速占据生态主位,称霸侏罗纪和白垩纪世界。造成三叠纪末陆地生物灭绝的原因是什么?恐龙为什么能在生物灭绝的天灾中得以生存,并于灾后迅速发展?
 
近年,中国科学院南京地质古生物研究所博士沙金庚和房亚男,与美国哥伦比亚大学教授Paul Olsen等合作,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,发现中央大西洋超级火成岩省喷发造成的火山冬天是导致三叠纪末陆地生物大灭绝的主要原因;结合系统发育支架法,首次揭示具有保温功能的羽毛和早已适应于极地寒冷的气候是恐龙躲过三叠纪末火山冬天并迅速占据侏罗纪生态主位的主要原因。
 
恐龙开始适应严寒气候
 
晚三叠世至早侏罗世早期是地球历史上典型的温室时期,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。
 
但此次,研究团队首次在准噶尔盆地晚三叠世至早侏罗世深湖相泥岩中发现了冰筏沉积。研究人员分析,冰筏沉积可能是由于冬季靠岸湖水结冰时冻结湖底的砂砾,春季湖冰融化,一部分冰携带冻结的砂砾漂浮至湖中央,至完全融化后将其释放而沉积于深湖泥中;也有可能是冬季风将陆地上的砂砾吹至冰面,春季湖冰融化,砂砾落入深湖泥中。
 
“冰筏沉积指示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。”沙金庚说。
 
巧合的是,研究团队还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。“这表明晚三叠世至早侏罗世恐龙生活于极地地区,并适应极地季节性的严寒气候。”沙金庚解释。
 
恐龙羽毛最初用于保温
 
研究人员还发现一个有意思的现象,部分非鸟类兽脚类恐龙和基干类食草性的鸟臀目恐龙都有羽毛。“根据系统发育支架法,我们推断恐龙天生具有羽毛,但是这些羽毛不用于飞翔。”房亚男说。
 
此外,恐龙的羽毛结构和翼龙的羽毛结构相似,进而可以推断整个鸟跎类都天生具有羽毛。研究团队认为这些原始的羽毛最可能的用途是用于恐龙乃至整个鸟跎类的保温。
 
晚三叠世,恐龙的分布具有明显的纬向性,特别是食草性的恐龙主要分布于中、高纬度地区;低纬度地区则以非恐龙类和非初龙类的初龙型类,如半水生的植龙目和拟鳄亚目为主;尽管食肉型的恐龙也存在于低纬度地区,但是占据的群体非常小。
 
低纬度地区以食草和食肉性的拟鳄亚目为主,缺少食草性的恐龙,表明在低纬度地区食草性的恐龙竞争不过食草性的拟鳄亚目。研究团队认为这一竞争结果可能与热带地区多变且不可预测的植物资源和动物新陈代谢的速率息息相关,具有高新陈代谢速率的食草性恐龙无法竞争过新陈代谢速率较低的食草性拟鳄亚目。相反,在中、高纬度地区,食草性的拟鳄亚目明显少于食草性的恐龙,研究团队认为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,而没有羽毛保温的拟鳄亚目因无法抵御中、高纬度的冷冬而无法生存。
 
火山冬天造成三叠纪末期陆地生物灭绝
 
一般认为,中央大西洋超级火成岩省的喷发是造成三叠纪末生物大灭绝事件的导火索。超级火山喷发释放的大量二氧化碳导致的全球升温、海洋酸化和缺氧等被认为是造成海洋生物灭绝的原因。
 
“全球升温应该会造成四足动物和植物向高纬度地区迁移,但实际上,高纬度地区的四足动物,特别是基干蜥脚类恐龙不仅在灭绝事件中存活下来,更是在事件后迁移到低纬度地区,而热带地区的大型初龙型类,包括植龙和拟鳄亚目几乎全部灭绝”,房亚男表示,超级火山喷发首先造成的火山冬天是造成陆地生物灭绝的首要因素。
 
基于我国准噶尔盆地的冰筏沉积和恐龙脚印化石记录,该研究证明有羽毛保温的恐龙自晚三叠世首次出现起就适应了季节性的寒冷气候,这帮助它们成功度过三叠纪末中央大西洋超级火山喷发造成的火山冬天;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。
 
“三叠纪末生物大灭绝事件后恐龙体积、数量和地理分布迅速增加,从此恐龙开启了长达1.3亿年的地球陆地霸主时代。”沙金庚说。
 
相关报道:恐龙躲过三叠纪末陆地生物灭绝事件原因被找到
 
(化石网整理)据光明日报南京7月2日凌晨电(记者 苏雁 通讯员 姬尊雨):距今约2.01564亿年前的三叠纪末期,曾发生地质历史上“五大生物集群灭绝事件”之一,导致大量陆地和海洋生物灭绝。但恐龙却避过了这一灾难,并于三叠纪末生物灭绝事件后迅速占据生态主位,称霸侏罗纪和白垩纪世界。造成三叠纪末陆地生物灭绝的原因是什么?恐龙为什么能在生物灭绝的天灾中得以生存,并于灾后迅速发展?这些问题困扰了科学界多年。
 
近年来,中国科学院南京地质古生物研究所沙金庚和房亚男博士,与美国哥伦比亚大学教授保罗·奥尔森等人合作,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,发现中央大西洋超级火成岩省喷发造成的“火山冬天”是导致三叠纪末陆地生物大灭绝的主要原因,并首次揭示恐龙躲过三叠纪末的生物大灭绝并占据侏罗纪生态主位的原因:其拥有具有保温功能的羽毛并且早已适应极地寒冷气候。北京时间7月2日凌晨,该研究成果在线发表于国际知名刊物《科学进展》。
 
恐龙早已适应极地寒冷气候是如何发现的?研究团队首次在准噶尔盆地晚三叠世至早侏罗世深湖相泥岩中发现了冰筏沉积,这说明了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。研究团队还同时在湖沼相泥岩中发现了保存精美的恐龙脚印化石。这些证据共同表明,晚三叠世至早侏罗世恐龙生活于极地地区,并适应极地季节性的严寒气候。
 
根据系统发育支架法,研究团队推断恐龙天生具有羽毛,但是这些羽毛不是用于飞翔的,而是用于保温的。三叠纪末生物灭绝事件之前,恐龙尤其是食草性的恐龙主要分布在中、高纬度地区,而低纬度地区则以食草性和食肉性的拟鳄类为主。研究团队认为,具有保温功能的原始羽毛能确保食草性恐龙抵御中、高纬度的冷冬,进而独享中、高纬度丰富且稳定的植物资源。在低纬度地区植物资源多变且不稳定,恐龙因较高的新陈代谢速率而无法竞争过新陈代谢速率较低的假鳄类。假鳄类因没有羽毛御寒也无法去到中、高纬度地区。
 
一直以来,科学界普遍认为中央大西洋超级火成岩省的喷发是造成三叠纪末生物大灭绝事件的主要原因。超级火山喷发释放的大量二氧化碳导致的全球升温、海洋酸化和缺氧等一直被认为是造成海洋生物灭绝的原因,但是全球升温似乎无法解释陆地生物的响应。全球升温后,四足动物和植物应向高纬度地区迁移,但实际上,高纬度地区的四足动物,特别是基干蜥脚类恐龙不仅在灭绝事件中存活下来,更是在事件后迁移到低纬度地区,而热带地区的大型初龙型类,包括植龙和拟鳄亚目却几乎全部灭绝。
 
因此,研究团队推断,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”,即超级火山喷发首先导致的“火山冬天”是造成陆地生物灭绝的首要因素。“火山冬天”是指大规模火山喷发后,喷发物质在平流层中长时间搬运,强烈阻挡了本该辐射到地球表面的太阳光,进而造成大气温度异常降低的现象。
 
“基于对我国准噶尔盆地冰筏沉积和恐龙脚印化石记录长期以来的研究,我们直接证明了有羽毛保温的恐龙自晚三叠世首次出现起就已经适应了季节性的寒冷气候,这帮助它们躲过三叠纪末的‘火山冬天’。自三叠纪末生物大灭绝事件后,恐龙总数量增加了一倍,开启了长达1.3亿年的地球陆地霸主时代。”房亚男说。

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