在三疊紀-侏羅紀大滅絕期間，由于大規模的火山爆發而導致的大雪紛飛的冬季，在遠處的熔巖流中，一只原始羽毛的翼龍帶走了一只哺乳動物的受害者。一項新的研究說，恐龍之所以能夠生存下來，是因為它們已經適應了高緯度地區的冰凍條件。資料來源：拉里-費爾德的繪畫

是什么導致了所謂的三疊紀-侏羅紀大滅絕，以及為什么當其他生物滅亡時，恐龍卻在蓬勃發展？

(資料圖)

我們知道，在滅絕之前的三疊紀時期，世界總體上是籠罩在炎熱和充滿水蒸汽環境下的，而在接下來的侏羅紀時期也有類似的條件，這開啟了恐龍的時代。然而，新的研究將愛好熱的恐龍的想法顛覆了。它提出了第一個物理證據，證明三疊紀的恐龍物種，在當時是一個主要被歸入極地地區的小群體，經常忍受那里的冰凍條件。

這些明顯的跡象是恐龍的腳印和奇怪的巖石碎片，而這些巖石碎片只可能是由冰沉積而成的。該研究的作者解釋說，在大滅絕期間，已經發生在兩極的寒流蔓延到低緯度地區，殺死了冷血的爬行動物。已經適應的恐龍在進化瓶頸中幸存下來，并向外擴散。剩下的就是古老的歷史了。

哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的地質學家、該研究的主要作者保羅-奧爾森說："在三疊紀期間，恐龍一直存在，它們最終占據主導地位的關鍵是非常簡單的。它們從根本上說是適應寒冷的動物。當各地變冷時，它們已經準備好了，而其他動物則沒有。"

這項研究基于最近在中國西北準噶爾盆地偏遠沙漠的挖掘，今天（2022年7月1日）發表在《科學進展》雜志上。

2.02億年前的盤古超級大陸，在三疊紀-侏羅紀大滅絕前不久。在標明的地區發現了早期恐龍的證據；大多數物種被限制在高緯度地區，而那些靠近熱帶地區的少數物種往往比較小。頂部的紅色區域是準噶爾盆地，現在位于中國西北部。資料來源：Olsen等人，《科學進展》，2022年

恐龍被認為是在大約2.31億年前的三疊紀時期首次出現在溫帶南緯度地區，當時地球上的大部分陸地被連接成一個巨大的大陸，地質學家稱之為盤古大陸。他們在大約2.14億年前就已經到達了遙遠的北方。直到2.02億年前的大滅絕，中間更廣闊的熱帶和亞熱帶地區被爬行動物所支配，包括鱷魚的親屬和其他可怕的生物。

在三疊紀和侏羅紀的大部分時間里，大氣中的二氧化碳濃度達到或超過2000ppm，是今天水平的五倍，因此溫度很高。當時沒有極地冰蓋的證據，而且挖掘表明落葉林在極地地區生長。然而，一些氣候模型表明，高緯度地區在某些時候是寒冷的；即使有那么多的二氧化碳，它們在一年中的大部分時間里也會得到很少的陽光，溫度至少會有季節性下降。但是直到現在，還沒有人提出任何物理證據來證明它們結冰了。

在三疊紀末，在一個可能是一百萬年的短暫地質時期，地球上超過四分之三的陸地和海洋物種滅絕了，包括有殼生物、珊瑚和所有大型爬行動物。一些生活在洞穴中的動物，如海龜挺了過來，少數早期哺乳動物也是如此。目前還不清楚到底發生了什么，但許多科學家將其與一系列大規模的火山爆發聯系起來，這些火山爆發可能持續了數百年之久。在這個時候，盤古大陸開始分裂，打開了現在的大西洋，并將現在的美洲與歐洲、非洲和亞洲分開。除其他外，火山爆發導致大氣中的二氧化碳急劇上升，超過其已經很高的水平，在陸地上造成致命的溫度飆升，并使海水變得具有酸性，許多生物無法生存。

中國西北部準噶爾盆地的一個頁巖懸崖，科學家在那里發現了在其他細粒沉積物中的冰蝕卵石。資料來源：Paul Olsen/Lamont-Doherty地球觀測站

這項新研究的作者引用了第三個因素。在火山爆發最猛烈的階段，它們會噴出硫磺氣溶膠，這些氣溶膠偏轉了大量的陽光，造成了反復的全球火山冬季，壓制了高溫室氣體水平。這些冬天可能已經持續了十年或更長時間；甚至熱帶地區也可能出現持續的冰凍狀況?？茖W家們說，這殺死了沒有隔熱的爬行動物，但是適應寒冷、皮膚、羽毛能隔熱的恐龍能夠堅持下來。

研究人員的證據是：準噶爾盆地的淺水古湖底的沉積物留下的細粒砂巖和粉砂巖形成的。這些沉積物形成于2.06億年前的晚三疊紀，經歷了大滅絕及以后。當時，在陸地重新排列之前，該盆地位于北緯71度左右，遠遠高于北極圈。作者和其他人發現的腳印表明，恐龍是沿著海岸線存在的。同時，在湖泊本身，研究人員在通常的細小沉積物中發現了豐富的卵石，直徑達1.5厘米左右。遠離明顯的海岸線，這些卵石沒有理由出現在那里。對其存在的唯一合理解釋是：它們是冰蝕碎片（IRD）。

簡而言之，IRD是當冰塊在沿海陸地上形成并包含了底層巖石的碎片時產生的。在某些時候，冰變得不穩定，并漂移到相鄰的水體中。當它融化時，巖石下降到底部，與正常的細小沉積物混合。地質學家已經廣泛地研究了海洋中的古代IRD，它是由冰川冰山輸送的，但很少在湖床中出現；準噶爾盆地的發現為這一匱乏的記錄增添了證據。作者說，這些卵石可能是在冬季被撿到的，當時湖水沿著卵石海岸線結冰。當溫暖的天氣回來時，那塊冰塊帶著卵石的樣本漂浮起來，后來又把它們“丟棄”。

研究報告的共同作者、拉蒙特-多爾蒂的地質學家丹尼斯-肯特說："這表明，這些地區經常結冰，而恐龍做得很好。"

他們是如何做到的？自20世紀90年代以來，一直有證據表明，如果不是所有的非鳥類恐龍包括暴龍都有原始的羽毛。如果不是為了飛行，一些覆蓋物可能用于交配展示的目的，但研究人員說它們的主要目的是保溫。還有很好的證據表明，與冷血的爬行動物不同，許多恐龍擁有溫血、高代謝的系統。這兩種品質在寒冷的條件下對恐龍都有幫助。

肯特說："火山爆發期間的嚴冬可能給熱帶地區帶來了冰冷的溫度，這就是許多大型、裸體、沒有羽毛的脊椎動物的滅絕似乎發生的地方。而我們優秀的有羽毛的朋友在高緯度地區適應了更冷的溫度，卻表現得很好。"

這些發現違背了對恐龍的傳統想象，但是一些著名的專家說他們相信。愛丁堡大學古生物學和進化論教授斯蒂芬-布魯薩特說："有一種刻板印象，認為恐龍總是生活在郁郁蔥蔥的熱帶叢林中，但是這項新的研究表明，高緯度地區在一年中的部分時間里會很冷，甚至被冰覆蓋。生活在高緯度地區的恐龍恰好已經有了冬衣，[而]它們的許多三疊紀競爭者已經滅絕了。"

猶他州自然歷史博物館的古生物館長、早期恐龍專家Randall Irmis對這一觀點表示同意。他說："這是來自高緯度地區的第一個詳細證據，是三疊紀最后1000萬年的第一個證據，也是真正冰雪條件的第一個證據。人們習慣于認為這是一個整個地球都很炎熱和潮濕的時代，但事實并非如此。"

為了更好地了解這個時期，下一步是讓更多的研究人員在像準噶爾盆地這樣的前極地地區尋找化石。"化石記錄非常糟糕，而且沒有人在勘探，這些巖石是灰色和黑色的，在這些地層中勘探[化石]要難得多。大多數古生物學家被吸引到晚侏羅紀，眾所周知，那里有許多大骨架可供利用。古北極地區基本上被忽略了"。