恐龍如何度過(guò)“火山冬天”

大約在2.02 億年前，地球上發(fā)生了一次大規(guī)模的火山噴發(fā)事件，火山噴出的氣體和塵埃在很長(zhǎng)一段時(shí)間里遮擋住了太陽(yáng)，由此引發(fā)了漫長(zhǎng)的寒冬。那次事件導(dǎo)致了三疊紀(jì)生物大滅絕，地球上3/4 的物種滅絕了，其中包括許多大型爬行動(dòng)物。然而，恐龍卻幸運(yùn)地存活了下來(lái)，它們戰(zhàn)勝了寒冷，迎來(lái)了溫暖的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)，一直存活到6500萬(wàn)年前。那么，恐龍經(jīng)歷了怎樣寒冷的“火山冬天”，又是如何熬過(guò)那種嚴(yán)寒的呢？

三疊紀(jì)的火山噴發(fā)

恐龍大約出現(xiàn)于2.3 億年前，那時(shí)的地球已告別了古生代，進(jìn)入中生代的三疊紀(jì)，這是中生代的第一個(gè)紀(jì)，開(kāi)始于2.52億年前，終結(jié)于2.01 億年前。到了三疊紀(jì)的中晚期，原始的恐龍和最原始的哺乳動(dòng)物已經(jīng)生活在地球上，海中也有了魚(yú)龍之類的水生爬行動(dòng)物。那時(shí)是恐龍時(shí)代的黎明期，恐龍還比較弱小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到在動(dòng)物世界中稱王稱霸的程度。

三疊紀(jì)的地球與現(xiàn)在很不相同，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的所有陸地都連在一起，是一塊超級(jí)大陸。這塊超級(jí)大陸形成于約3 億年前，人們稱它為“盤古大陸”或者“泛大陸”。到了三疊紀(jì)晚期，地下軟流圈的巖漿活動(dòng)異常劇烈，巨大的壓力導(dǎo)致“盤古大陸”發(fā)生分裂，并引發(fā)大規(guī)模的火山噴發(fā)，這持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間。

火山噴出了大量有毒氣體和二氧化碳，它們擴(kuò)散到空氣中，導(dǎo)致全球氣溫升高。這一劇烈的氣溫變化摧毀了在火山噴發(fā)中幸存下來(lái)的大部分植物，動(dòng)物的生存更加艱難，很多動(dòng)物滅絕了。

大量火山灰在火山噴發(fā)停止后仍然滯留在空中，它們使天空陰沉多年，到達(dá)地球表面的陽(yáng)光變得稀少，全球氣溫隨之下降。當(dāng)火山噴發(fā)形成的熱量在大氣中消耗殆盡時(shí)，地球便轉(zhuǎn)而進(jìn)入寒冬。“火山冬天”降臨了，它導(dǎo)致更多的動(dòng)植物走向滅絕。

找到“火山冬天”的證據(jù)

恐龍被認(rèn)為適合在溫暖的氣候環(huán)境中生活，大致上說(shuō)，它們適合三疊紀(jì)潮濕的溫室環(huán)境。但科學(xué)家的研究表明，恐龍的確也遭遇了寒冷的“火山冬天”，它們顯然還成功地度過(guò)了那個(gè)時(shí)期。

這項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家共同完成。科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)恐龍經(jīng)歷過(guò)嚴(yán)冬的考驗(yàn)。他們?cè)谖覈?guó)西北部的準(zhǔn)噶爾盆地找到了冰的證據(jù)，這些證據(jù)是帶有恐龍腳印的巖石。他們?cè)?022 年7 月2 日的《科學(xué)進(jìn)展》上公布了這一發(fā)現(xiàn)。

通常，人們都認(rèn)為恐龍是一直生活在茂密的熱帶叢林中的。在三疊紀(jì)晚期和侏羅紀(jì)早期，地球上的二氧化碳含量非常高，其中大部分可以追溯到火山噴發(fā)。許多科學(xué)家認(rèn)為，由于高含量的二氧化碳，當(dāng)時(shí)的地球變得很濕熱，氣候是相對(duì)溫暖的。另外，也沒(méi)有證據(jù)表明當(dāng)時(shí)有任何極地冰蓋。相反，在當(dāng)時(shí)的地球上，茂密的森林似乎一直延伸到極區(qū)。

準(zhǔn)噶爾盆地位于高緯度地區(qū)，在三疊紀(jì)，那里被認(rèn)為生長(zhǎng)著廣袤的森林，眾多針葉樹(shù)和落葉樹(shù)生長(zhǎng)在巨型的古老湖泊邊。恐龍一定曾經(jīng)生活在那里，這是因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)了它們留下的腳印，很多都保存在湖底形成的砂巖中。

但那里的氣候真的如此適合恐龍生存嗎？新研究告訴了人們更多的信息。這些信息表明，盡管大氣中的二氧化碳含量很高，但那里的冬季仍然是嚴(yán)酷而寒冷的，湖水可能會(huì)結(jié)冰，至少部分湖水會(huì)被凍結(jié)，證據(jù)就存在于那些有恐龍腳印的巖石中。

羽毛幫助恐龍度過(guò)寒冬

科學(xué)家研究了那些巖石，巖石顆粒的大小表明它們不是當(dāng)?shù)卦己嗟某练e物。也就是說(shuō)，那種巖石是從別的地方被外力推送到這里的。最有可能的情況是，由于天氣寒冷，湖水將沙礫凍結(jié)在冰里。待到氣候回暖，冰塊漂流，那些沙礫便搭上了冰塊的“順風(fēng)車”，隨著冰塊漂流到另一個(gè)地方。隨著浮冰融化，它們沉積到了新的區(qū)域。這些新來(lái)的沉積物和原來(lái)的湖底沉積物是不同的，它們成了當(dāng)時(shí)有結(jié)冰現(xiàn)象的證據(jù)。

在三疊紀(jì)，火山噴發(fā)留下了大片的熔巖，其范圍覆蓋達(dá)700 萬(wàn)平方千米，橫跨非洲、歐洲和美洲。這表明巖漿噴發(fā)斷斷續(xù)續(xù)地跨越了至少數(shù)萬(wàn)年，甚至可能是100 萬(wàn)年。這可能意味著“火山冬天”會(huì)持續(xù)不斷地發(fā)生，它們長(zhǎng)短不一，有的可能持續(xù)幾年或者幾十年，有的可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)百年。因而，研究小組得出結(jié)論：寒冷對(duì)動(dòng)植物的傷害可能一直蔓延到了熱帶地區(qū)，一些無(wú)法抵御寒冷的爬行動(dòng)物在這樣的打擊下走向了滅絕。

然而，恐龍卻存活了下來(lái)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)許多種類的恐龍都擁有溫暖的“羽毛外套”。化石證據(jù)表明，恐龍擁有羽毛，這是它們與當(dāng)時(shí)其他爬行動(dòng)物差異較大的地方。羽毛足以讓恐龍?jiān)谌B紀(jì)晚期漫長(zhǎng)的冬季中存活下來(lái)。這些恐龍幸存者在變暖了的侏羅紀(jì)時(shí)期迅速繁衍，它們有可能遷徙到其他地區(qū)。在那里，脆弱的“原住民”已經(jīng)滅絕了，那些已經(jīng)滅絕的爬行動(dòng)物留下的空地成了恐龍新的生存空間。

科學(xué)家認(rèn)為，羽毛可能只是三疊紀(jì)晚期恐龍能夠度過(guò)漫長(zhǎng)的寒冬，以及侏羅紀(jì)初期恐龍多樣化并在全球蔓延的眾多原因之一，恐龍之所以能成為如此成功的物種，應(yīng)該還有其他原因。

文章來(lái)源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》

（責(zé)任編輯：嵇刊）