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赤道地區(qū)，羽毛恐龍嘴里叼著一只基干哺乳動物。加身背景是助恐“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)因火山噴發(fā)冬天下起鵝毛大雪。霸地（中科院南京地質(zhì)古生物研究所供圖Larry Felder 繪制）
（神秘的羽毛地球uux.cn報道）據(jù)北京日報（房亞男）：恐龍，“侏羅紀(jì)公園”里的加身超級霸主，很多人知道它們滅絕于白堊紀(jì)末期（約6600萬年前）的助恐小行星撞擊地球事件，但卻鮮有人知道它們是霸地如何稱霸地球的，這在科學(xué)界其實(shí)也一直是羽毛個未解之謎。近期，加身中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所領(lǐng)銜的助恐國際科研團(tuán)隊(duì)揭開了這一謎底。我們邀請科研團(tuán)隊(duì)的主要作者之一房亞男博士來聊聊相關(guān)的話題。
初生恐龍躲過大滅絕劫難
地球歷史上曾發(fā)生過五次生物大滅絕事件，其中規(guī)模最大的一次是發(fā)生于二疊紀(jì)末期（約2.5億年前）的生物大滅絕事件，導(dǎo)致超過80%的海洋生物和陸地生物滅絕。之后進(jìn)入三疊紀(jì)，生命用了800萬至1000萬年才從此次創(chuàng)傷中恢復(fù)過來，到晚三疊世時期（約2.4億至2億年前），地球生物多樣性重返巔峰，但其生物面貌已與二疊紀(jì)生物大滅絕之前呈天壤之別，其中一個新的類群就包括恐龍。
根據(jù)目前的化石記錄，最早的恐龍出現(xiàn)于距今約2.3億年前的晚三疊世卡尼期，而到距今約2.15億年前的晚三疊世諾利期，恐龍已經(jīng)非常普遍。但是此時，它們所占據(jù)的生物群落依然非常小，且大部分特別是食草性的恐龍僅分布在中、高緯度地區(qū)，低緯度地區(qū)則被擬鱷類霸占，恐龍距離地球霸主的位置似乎很遙遠(yuǎn)。
值得注意的是，晚三疊世的地球海陸分布與現(xiàn)代地球完全不一樣，大陸全部拼接在一起，稱為“潘吉亞”超級大陸，地球大氣二氧化碳濃度約是現(xiàn)代地球的2.5倍，當(dāng)時全球平均氣溫遠(yuǎn)高于現(xiàn)代，兩極無冰川，森林覆蓋一直到達(dá)潘吉亞大陸的南北兩極。
正當(dāng)生命以欣欣向榮之姿在潘吉亞超級大陸上迅猛發(fā)展時，無情的大自然又一次將它們摧毀。三疊紀(jì)末期（距今約2億年前），由于潘吉亞超級大陸的裂解，地球爆發(fā)了超大規(guī)模的火山噴發(fā)。此次火山噴發(fā)造成了五次生物大滅絕事件的另一事件，稱為三疊紀(jì)末生物滅絕事件。幸運(yùn)的是恐龍?jiān)诖舜螠缃^事件中存活下來，而其天敵，曾經(jīng)的低緯度地區(qū)霸主——擬鱷類在地球上徹底消失，這為恐龍?jiān)谫_紀(jì)稱霸地球掃清了障礙。因此，我們可以說恐龍毀于滅絕事件也成于滅絕事件。
那么是什么原因幫助恐龍躲過一劫，從而閃亮稱霸“侏羅紀(jì)公園”的呢？
或很適應(yīng)極地冷氣候
晚三疊世，即恐龍的初生時期，大部分的恐龍化石和腳印都采集自潘吉亞大陸的中緯度地區(qū)（約26°至60°），幾乎沒有來自高緯度地區(qū)的恐龍化石記錄，這在一定程度上限制了我們對恐龍初生時期生活環(huán)境和氣候的全面了解。
我國準(zhǔn)噶爾盆地，現(xiàn)位于天山以北的新疆北部。在晚三疊世時期，它恰好位于潘吉亞大陸的北極圈內(nèi)（約北緯71°）。烏魯木齊市西南方向50公里處的郝家溝擁有世界上獨(dú)一無二的晚三疊世河流-湖泊相沉積地層，為我們尋找恐龍化石提供了得天獨(dú)厚的條件。
2016年至2019年，科研團(tuán)隊(duì)對郝家溝剖面進(jìn)行了持續(xù)的地層考察和化石挖掘工作，發(fā)現(xiàn)了非常多有價值的化石和特殊的沉積現(xiàn)象，其中就包括恐龍腳印化石和冰筏沉積記錄。冰筏沉積主要的特征是砂粒或小礫石漂浮于泥巖中。冰筏沉積可能是由于冬季靠岸湖水結(jié)冰時凍結(jié)湖底的砂礫，在春季湖冰融化時，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)指示了即使在兩極無冰川的溫室時期，極地也存在季節(jié)性的結(jié)冰（零下）。同時，恐龍腳印化石的發(fā)現(xiàn)，直接證明了在晚三疊世，恐龍?jiān)鴥?yōu)哉生活于潘吉亞大陸的極地地區(qū)，并且已經(jīng)習(xí)慣于極地冷氣候。
天生有羽毛用于保暖
那么，恐龍為什么適應(yīng)在極地冷氣候生存？
現(xiàn)在市場上絕大多數(shù)的恐龍玩具和模型都只有光禿禿的表皮，這在一定程度上對人們造成誤導(dǎo)：恐龍是沒有毛發(fā)或者羽毛的。此外，科學(xué)界一直認(rèn)為恐龍喜熱不耐寒。然而我們的研究表明，除鳥類恐龍外，其他所有的非鳥類恐龍也是天生具有羽毛的，但是這些羽毛不是用于飛翔，而是用于保暖。
根據(jù)恐龍腰帶（恐龍的腰帶位于其臀部，相當(dāng)于骨盆，由三塊骨頭組成：腸骨、坐骨和恥骨）的構(gòu)造特征不同，可將其劃分為兩大類：鳥臀目和蜥臀目。鳥臀目在希臘語中的意思是“如鳥類般的臀部”，它們?nèi)渴撬厥持髁x者，性情溫和，不具進(jìn)攻性，因而在長期的進(jìn)化過程中，逐漸發(fā)育出了多種多樣、千姿百態(tài)的防御武器，它們中不少是恐龍家族中最古怪的成員，比如劍龍類、角龍類和甲龍類等；蜥臀目，顧名思義是具有“如蜥蜴般的臀部”，它們又可進(jìn)一步分為獸腳亞目和蜥腳亞目，其中獸腳亞目包含了所有的食肉性恐龍，而蜥腳亞目則是體型龐大的食草性動物演化支。翼龍雖然和恐龍生存的時代相同，但是它們并不是恐龍，只是恐龍的姐妹分支，同屬于鳥跖類，并且翼龍并非鳥類的祖先，真正的鳥類祖先是蜥臀目恐龍。
目前已在部分非鳥類獸腳類恐龍和兩個基干鳥臀目恐龍的化石中發(fā)現(xiàn)了羽毛，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這些恐龍的羽毛結(jié)構(gòu)與翼龍的羽毛結(jié)構(gòu)非常相似，結(jié)合系統(tǒng)發(fā)育支架法（根據(jù)某些四足動物化石中保存的軟組織和現(xiàn)生類群的軟組織和生理特性，反演已滅絕的祖先的軟組織特點(diǎn)和生理特性），我們推測所有的恐龍乃至整個鳥跖類都是天生具有羽毛的，這些羽毛的基本功能是用于保暖。而晚三疊世，恐龍?jiān)诘途暥鹊奶鞌硵M鱷類是不具有羽毛的。
因此，恐龍能很好地適應(yīng)在極地冷氣候生存，很有可能得益于它們的羽毛。
那么早期的恐龍為什么無法占領(lǐng)低緯度地區(qū)呢？我們認(rèn)為這可能與恐龍比較高的新陳代謝速率有關(guān)。盡管低緯度地區(qū)的植物資源很豐盛，但是由于氣候多變，植物資源也就隨之多變且不穩(wěn)定，具有高新陳代謝速率的食草性恐龍因此無法在食物資源搶奪方面戰(zhàn)勝新陳代謝速率相對較低的擬鱷類，從而被局限在中、高緯度地區(qū)；擬鱷類因?yàn)闆]有羽毛抵御嚴(yán)寒，而無法生活于中、高緯度地區(qū)，成就了恐龍獨(dú)享中、高緯度穩(wěn)定且豐富的食物資源。
“火山冬天”后開啟霸主時代
三疊紀(jì)末期（約2億年前），潘吉亞大陸開始裂解，大西洋就此誕生，并伴隨著超級火山噴發(fā)，稱為“中央大西洋超級火成巖省”。此次超級火山噴發(fā)所釋放的大量二氧化碳所導(dǎo)致的全球升溫一直被認(rèn)為是造成三疊紀(jì)末海洋生物集群滅絕的原因，但是全球升溫似乎無法解釋陸地生物的響應(yīng)。
理論上來說，全球升溫應(yīng)該會造成四足動物和植物向高緯度地區(qū)遷移，但實(shí)際上，高緯度地區(qū)的四足動物，特別是基干蜥腳類恐龍不僅在滅絕事件中存活下來，更是在事件后遷移到低緯度地區(qū)，而原本霸占低緯度地區(qū)的擬鱷類幾乎全部滅絕，因此我們認(rèn)為，造成三疊紀(jì)末陸地生物滅絕的原因并非熱，更像是冷。
超級火山噴發(fā)除釋放大量二氧化碳進(jìn)入大氣外，還同時釋放大量的火山灰和氣溶膠等進(jìn)入大氣。大量的火山灰和氣溶膠會遮擋日照輻射，從而導(dǎo)致地球表面溫度驟降，這種現(xiàn)象被稱為“火山冬天”。火山冬天可持續(xù)幾年到幾十年，之后大氣中的大量二氧化碳造成長達(dá)數(shù)百萬年的全球升溫。三疊紀(jì)末陸地生物的滅絕極有可能是溫度驟降的火山冬天所致，恐龍因?yàn)榫哂杏鹈⑶以缫蚜?xí)慣了極地寒冬而順利躲過這一天災(zāi)，而其天敵——低緯度地區(qū)的霸主擬鱷類因沒有御寒能力而慘死于火山冬天，它們中僅體積比較小的一些種類靠躲避在洞穴中而逃過此劫。
火山冬天之后，恐龍沒有了天敵，地理分布范圍迅速擴(kuò)張：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)；確定的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)量增加了近一倍。從此，恐龍開啟了長達(dá)約1.4億年的地球陸地霸主時代！
延伸閱讀從南半球遷移到北半球恐龍為何花了1500萬年？
根據(jù)目前的化石記錄，最早的恐龍誕生于約2.3億年前（晚三疊世）的潘吉亞超級大陸的南半球溫帶地區(qū)（約南緯40°），但是直到1500萬年后，它們才首次出現(xiàn)于北半球溫帶地區(qū)。
是什么原因?qū)е驴铸垰v時如此之久才遷移至北半球呢？畢竟現(xiàn)代人類的祖先走出非洲遍布全球僅用了幾萬年的時間。潘吉亞超級大陸并未對恐龍這類的爬行動物的遷移造成地理性障礙，那阻礙恐龍遷移的最大障礙非氣候莫屬了。
恐龍初生時期的全球平均氣溫遠(yuǎn)高于現(xiàn)代地球，這就造成赤道地區(qū)的氣候極其不穩(wěn)定，有可能雷暴和洪水頻發(fā)，亞熱帶沙漠地區(qū)極其干旱，食物資源相對匱乏，加上低緯度霸主擬鱷類虎視眈眈，恐龍只能望“北”卻步。
然而事情轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)生在2.15億至2.12億年前的晚三疊世諾利期中期，這個時候的地球由于某種原因發(fā)生了短暫的降溫（但仍高于現(xiàn)代地球）。這次降溫大大緩解了赤道和亞熱帶地區(qū)的“惡劣”氣候，食物資源可能變得沒有那么多變和緊缺，恐龍可以暫時避開天敵擬鱷類而遷移至北方大陸。