自然科普:巨型恐龍為何能崛起,或許和這場超級火山有關
作者:090811mario
發布時間:2021-04-27
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  2.3億(yi) 年前,恐龍誕生並迅速演化成多個(ge) 類群,其中一支為(wei) 蜥腳型類恐龍

  起初,蜥腳型類家族是多樣化的。比如存在一些小體(ti) 型、脖子較短、手指明顯、習(xi) 慣兩(liang) 足行走的恐龍,它們(men) 被稱為(wei) 基幹蜥腳型類恐龍;也存在一些大體(ti) 型、脖子較長、四肢如柱子一般、采用四足行走的恐龍,它們(men) 被稱為(wei) 真蜥腳類恐龍

  

  蜥腳型類家族的體(ti) 型、姿勢變化:最底部為(wei) 基幹蜥腳型類,最頂部為(wei) 真蜥腳類,比例尺50厘米

  (圖片來源:Otero A ,2018)

  但到了1.6億(yi) 年前,真蜥腳類恐龍成為(wei) 唯一幸存的蜥腳型類血脈,隨後演化成史上體(ti) 型最大的陸地動物群,包括梁龍、腕龍、阿根廷龍等,並遍布世界各地。

  為(wei) 何這群巨型恐龍會(hui) 橫空出世?體(ti) 型較小的基幹蜥腳型類又是如何滅絕?這一切要從(cong) 一場超級火山說起。

  超級火山,全球變暖

  時間回到1.83億(yi) 年前(侏羅紀早期),地球上沒有你熟悉的七大洲,隻有一片孤零零的超級大陸——泛大陸。各大陸板塊之間,看似彼此緊緊聚攏,實則已按捺不住躁動的心——泛大陸即將發生第一次裂解。

  

  1.80億(yi) 年前古地理圖

  (圖片來源:Colorado Plateau Geosystems)

  就在超級大陸裂解之際,一場劇烈的生物環境擾動事件悄然而至。

  在泛大陸的南緣,也就是當時的南非和南極洲接壤之地,來自地球深部的超級地幔柱在此撕裂岩石圈表麵。短時間內(nei) ,岩漿如洪水一般席卷大地,一億(yi) 八千萬(wan) 年前的生物們(men) ,“有幸”見證了岩漿活動在地表最宏偉(wei) 的展現。

  如今,當年湧出地表的岩漿冷卻而成的岩石殘留在南非、南極洲以及澳大利亞(ya) ,人類仍能從(cong) 中感受這次超級火山的餘(yu) 威,將其命名為(wei) Karoo-Ferrar大火成岩省。

  

  1.80億(yi) 年前古地理圖,紅色部分代表大火成岩省

  (圖片來源:Colorado Plateau Geosystems;大火成岩省來源:Bryan and Ernst,2008)

  什麽(me) 是大火成岩省?

  這並不是一個(ge) 省份,而是由連續的、體(ti) 積龐大的火成岩所構成的巨型岩漿岩建造,覆蓋麵積往往超過10萬(wan) 平方公裏,其出現經常伴隨著氣候變化和生物滅絕。比如造成二疊紀大滅絕的西伯利亞(ya) 大火成岩省,以及影響著恐龍大滅絕的印度德幹大火成岩省。

  

  大火成岩省分布圖

  (圖片來源:Bryan and Ferrari,2013)

  至於(yu) 1.83億(yi) 年前的Karoo-Ferrar大火成岩省,同樣帶來了滅絕。

  但要注意,帶來滅絕的通常不是岩漿本身,而是火山噴發期間產(chan) 生的揮發物和顆粒物,如二氧化碳、甲烷、塵埃等等。這些產(chan) 物能夠彌漫在陸地、海洋和大氣中,造成極端氣候,擾亂(luan) 生物圈,從(cong) 而帶來大滅絕。

  研究顯示,1.83億(yi) 年前發生了持續30-50萬(wan) 年、升溫約6.5°C的快速全球變暖事件,期間伴隨著大洋缺氧,罪魁禍首極可能就是Karoo-Ferrar大火成岩省。由於(yu) 海洋具有更高的熱緩衝(chong) 能力,所以陸地生態係統最先受到衝(chong) 擊,在全球快速變暖的初期階段,植食性恐龍賴以生存的植物群落就迅速發生翻天覆地的變化,並隨之影響了恐龍的演化進程。

  新環境,新恐龍

  當時靠近超級火山的南美洲,氣候潮濕,生長著針葉樹、種子蕨類、楔葉蕨類、以及葉片直徑達2米的雙扇蕨科等植物。當火山噴發後,針葉樹一家獨大,成為(wei) 優(you) 勢植物類群,比如南洋杉科、掌鱗杉科和柏科,因為(wei) 它們(men) 能夠適應幹燥和溫暖氣候條件。

  

  火山活動前後,南美洲巴塔哥尼亞(ya) 的植被變化

  (圖片來源:參考文獻[1])

  而遠離超級火山的北半球,植被組合也發生了類似的變化。

  通過孢粉組合,科學家重建了當時英國的古植被演化以及氣候狀況,主要由針葉樹、種子蕨、喜好濕潤環境的蕨類和石鬆類植物組成。隨著全球溫度升高,陸地的植被迅速發生轉變,針葉樹茁壯生長,喜濕植物逐漸減少,取而代之的是適應幹熱氣候的蘇鐵類植物。即便是氣候恢複後,針葉樹家族的掌鱗杉科、柏科植物在陸地上也已經比比皆是。

  

  火山活動前後,大陸和海洋環境主要變化,從(cong) 左至右可明顯看到針葉樹逐漸增多,Cheirolepidiaceae:掌鱗杉科;Cupressaceae:柏科

  (圖片來源:參考文獻[2])

  很顯然,火山活動徹底改變了植物群落,全球變暖,南北半球植物群落多樣性均降低,並出現針葉類植物占據主導地位的長期現象。

  很快,植被組成變化開始影響到恐龍群落。

  這些根固在泛大陸之上的芸芸針葉樹,高大挺秀,普遍缺乏柔軟而寬大的葉子,隻有堅硬而細小的鱗狀葉片。若要啃食和消化這些堅硬的枝葉,植食性恐龍的骨骼結構、生理和行為(wei) 都需要作出改變。

  對於(yu) 基幹蜥腳型類恐龍而言,生活一下子變得困難了。短脖子、纖細的頭骨、較差的咬合力、小小的牙齒上麵覆蓋著薄薄的琺琅質(小於(yu) 200µm)……這些身體(ti) 構造在大型針葉樹麵前,無一不代表著低效率的進食過程。於(yu) 是在侏羅紀早期之後,它們(men) 就從(cong) 化石記錄中消失了。

  事實上,基幹蜥腳型類恐龍的滅絕,不僅(jin) 與(yu) 植物變化有關(guan) ,還涉及到自家龍的“排擠”。畢竟,有龍憂愁,就有龍歡喜。那些歡喜的恐龍,就是往後屹立在陸地動物體(ti) 型之巔的真蜥腳類恐龍。

  

  蜥腳型類恐龍更替的時間線(晚三疊世-晚侏羅世),紅色陰影為(wei) 超級火山事件,箭頭標誌著基幹蜥腳型類滅絕,此後為(wei) 真蜥腳類恐龍的天下

  (圖片來源:參考文獻[3])

  眾(zhong) 所周知,真蜥腳類恐龍經常被賦予“長脖子恐龍”的俗稱。它們(men) 擁有著史無前例的長頸部,一頭紮進針葉林,用不著來回踱步,就能夠輕鬆覆蓋更廣的進食範圍和覓食高度,有效降低能量消耗。長頸部的末端是強壯的顱骨,以及覆蓋著厚厚琺琅質的勺形牙齒,可輕易切割、啃食針葉樹的堅硬葉子。

  此外,由於(yu) 真蜥腳類恐龍的體(ti) 型巨大,腹腔內(nei) 可容納長度驚人的腸道,腸道內(nei) 有龐大的細菌群落,所以整個(ge) 腸道如同一個(ge) 發酵池,足以讓大量食物堆積於(yu) 此慢慢分解。既然無須擔心消化不良,那幹脆就放開大吃大喝,於(yu) 是它們(men) 放棄咀嚼能力,食物進嘴即可囫圇吞下,進食效率大大提高。

  

  真蜥腳類恐龍

  (圖片來源:© MARK WITTON )

  可見,真蜥腳類恐龍的身體(ti) 構造十分適應新植物群落,使它們(men) 與(yu) 其它植食性恐龍的競爭(zheng) 中脫穎而出,並成為(wei) 中生代最成功的植食性動物類群。

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