三疊紀(jì)末發(fā)生了地質(zhì)歷史上五次之一的生物大滅絕事件，這一事件導(dǎo)致大量陸地生物滅絕，但恐龍卻躲過了這一災(zāi)難，并于三疊紀(jì)末生物滅絕事件后迅速占據(jù)生態(tài)主位，稱霸侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)世界。造成三疊紀(jì)末陸地生物滅絕的原因是什么？恐龍為什么能在生物滅絕的天災(zāi)中得以生存，并于災(zāi)后迅速發(fā)展壯大？

新京報(bào)記者從中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱中科院南古所）獲悉，中外科研人員合作對我國新疆準(zhǔn)噶爾盆地郝家溝剖面晚三疊世（三疊紀(jì)分為早、中、晚三個(gè)世）至早侏羅世地層進(jìn)行了高分辨率的測量和研究。他們發(fā)現(xiàn)，中央大西洋超級(jí)火山噴發(fā)造成的火山冬天是導(dǎo)致三疊紀(jì)末陸地生物大滅絕的主要原因。研究首次揭示，具有保溫功能的羽毛、早已適應(yīng)極地寒冷的氣候是恐龍躲過三疊紀(jì)末火山冬天并迅速占據(jù)侏羅紀(jì)生態(tài)主位的主要原因。

赤道地區(qū)，恐龍嘴里叼著一個(gè)基干哺乳動(dòng)物，背景是中央大西洋超級(jí)火成巖省在潘吉亞大陸赤道地區(qū)的噴發(fā)，赤道地區(qū)因火山冬天而下起了鵝毛大雪。Larry Felder 繪制

冰筏沉積、腳印記錄揭示恐龍適應(yīng)極地嚴(yán)寒氣候

晚三疊世至早侏羅世早期是地球歷史上典型的溫室時(shí)期，地球兩極不存在冰川，森林一直覆蓋到潘吉亞大陸的南北兩極。

研究團(tuán)隊(duì)首次在準(zhǔn)噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世深湖相泥巖中發(fā)現(xiàn)了冰筏沉積。冰筏沉積有何特征？中科院南古所房亞男博士說，純的深湖泥巖粒度在0.1微米到63微米之間，而冰筏沉積的深湖泥巖中還包括離散分布的、直徑在0.1毫米到15毫米之間的砂粒和小礫石。

科研人員推測，冬季靠岸湖水結(jié)冰時(shí)凍結(jié)了湖底較大顆粒的砂礫，春季湖冰融化，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，從而形成冰筏沉積；還有一種可能是，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)指示出：即使在兩極無冰川的溫室地球時(shí)期，極地也存在零攝氏度以下的季節(jié)性結(jié)冰。

巧合的是，研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)在準(zhǔn)噶爾盆地晚三疊世至早侏羅世湖沼相泥巖中發(fā)現(xiàn)了保存精美的恐龍腳印化石。這表明，晚三疊世至早侏羅世，恐龍生活于極地地區(qū)，并能適應(yīng)極地季節(jié)性的嚴(yán)寒氣候。

恐龍有羽毛保溫，晚三疊世主要分布在中、高緯度地區(qū)

房亞男表示，恐龍分為兩個(gè)目，即鳥臀目和蜥臀目。蜥臀目又分為獸腳類和蜥腳類。

部分非鳥類獸腳類恐龍的分支和兩個(gè)基干類食草性鳥臀目恐龍的化石上都發(fā)現(xiàn)了羽毛。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育支架法，研究團(tuán)隊(duì)推斷，恐龍?zhí)焐哂杏鹈沁@些羽毛不是用于飛翔的，而是用于保溫。

晚三疊世，食草性的恐龍主要分布于中、高緯度地區(qū)。低緯度地區(qū)以食草和食肉性的擬鱷亞目（遠(yuǎn)古的假鱷類，與現(xiàn)代鱷魚的祖先有親戚關(guān)系）為主，缺少食草性的恐龍，盡管食肉性的恐龍也存在于低緯度地區(qū)，但是群體非常小。

科研人員認(rèn)為，這表明在低緯度地區(qū)，食草性的恐龍競爭不過食草性的擬鱷亞目。這可能與低緯度地區(qū)多變且不可預(yù)測的植物資源和生物的新陳代謝速率有關(guān)。具有保溫功能的原始羽毛確保了食草性恐龍能夠抵御中、高緯度的冷冬，進(jìn)而獨(dú)享中、高緯度豐富且穩(wěn)定的植物資源，沒有羽毛保溫的擬鱷亞目因不能抵御中、高緯度的冷冬而無法在此生存。同時(shí)，在低緯度地區(qū)，因植物資源多變且不可預(yù)測，新陳代謝速率較高的恐龍又無法與新陳代謝速率較低的擬鱷類競爭。

火山冬天的“冷”造成了陸地生物大滅絕

中央大西洋超級(jí)火成巖省的噴發(fā)是造成三疊紀(jì)末生物大滅絕事件的主要原因。超級(jí)火山噴發(fā)釋放了大量二氧化碳，進(jìn)而導(dǎo)致的全球升溫、海洋酸化和缺氧等一直被認(rèn)為是造成海洋生物滅絕的原因。但是全球升溫似乎無法解釋陸地生物的變化。

全球升溫應(yīng)該會(huì)造成四足動(dòng)物和植物向更寒冷的高緯度地區(qū)遷移，但實(shí)際上，高緯度地區(qū)的四足動(dòng)物，特別是基干蜥腳類恐龍不僅在滅絕事件中存活下來，而且在事件后遷移到低緯度地區(qū)，而熱帶地區(qū)的擬鱷亞目幾乎全部滅絕。因此，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，超級(jí)火山噴發(fā)首先造成的火山冬天是造成陸地生物滅絕的首要因素。

火山冬天一般是指，由于火山噴發(fā)釋放的大量火山灰和氣溶膠等物質(zhì)阻擋了日照輻射而造成的地球表面溫度驟降?；鹕蕉斐掷m(xù)時(shí)間較短，一般為幾年到幾十年間?；鹕蕉旌笠话闶情L時(shí)間尺度的升溫，這是火山噴發(fā)釋放的大量二氧化碳等溫室氣體造成的，升溫的記錄比較容易在沉積和化石記錄中保存。

因此，科研人員推斷是火山冬天的“冷”造成了陸地生物大滅絕，而非傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的“熱”。

基于我國準(zhǔn)噶爾盆地的冰筏沉積和恐龍腳印化石記錄，研究直接證明了有羽毛保溫的恐龍自晚三疊世就已經(jīng)適應(yīng)了季節(jié)性的寒冷氣候，這幫助它們成功度過三疊紀(jì)末中央大西洋超級(jí)火山噴發(fā)造成的火山冬天；而大部分沒有羽毛保溫的其他初龍型類動(dòng)物則滅絕于火山冬天，僅少數(shù)體積比較小的種類靠躲避在洞穴中而躲過了災(zāi)難。

三疊紀(jì)末生物大滅絕事件后，恐龍?bào)w積迅速增加，地理分布范圍也迅速擴(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)；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)量則增加了近一倍。從此恐龍開啟了長達(dá)1.3億年的地球陸地霸主時(shí)代。

新京報(bào)記者 張璐

編輯 陳靜 校對 付春愔