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恐龙的兴衰

2024-10-04科学

中生代的第一个时期三叠纪,出现了第一批大型爬行动物。在这一时期开始时,一场大灭绝已经消灭了以前是地球上最大生命形式的两栖动物。在三叠纪早期,有两种不同类型的动物;主龙类和兽孔类。主龙类开始占据主导地位,到三叠纪中期,它们已经进化成第一批真正的恐龙,包括始盗龙(Eoraptor)和艾雷拉龙(Herrerasaurus);其他主龙类演化成了第一批翼龙。其他进化成可怕的海洋生物,如鱼龙。相比之下,兽孔类进化一直被压制,虽然后来演化成了真正的哺乳动物,但大多数都很小。例如 始带齿兽和中国锥齿兽并不比现在的老鼠大。

三叠纪末发生了一次小灭绝事件,但总的来说,在接下来的侏罗纪时期,恐龙的发展和进化仍在继续。然而,在这一时期,一些恐龙首次开始达到巨大的体型,远远大于三叠纪发现的任何恐龙。其中包括腕龙和梁龙等大型蜥脚类动物,以及异特龙和巨龙等兽脚类食肉动物。这些捕食者的出现也导致了第一批装甲恐龙的首次出现,如甲龙和剑龙。

剑龙化石

到侏罗纪末期,爬行动物统治了陆地、空中和海洋。然而,恐龙、海洋爬行动物和飞行爬行动物真正达到了巅峰时期却是在白垩纪,一些最著名的物种也出现在此时期。

侏罗纪恐龙时代

白垩纪有如此多不同形式的恐龙、海洋爬行动物和飞行爬行动物,以至于列出它们都超出了像本书的范围。相反,我们将重点介绍这一时期一些最多产、最知名、最成功的恐龙,以及一些最著名的海洋和飞行爬行动物。

白垩纪恐龙

到晚白垩世马斯特里赫特时代末期,恐龙、海洋爬行动物和飞行爬行动物比以往任何时候都更广泛、更多样、更大、更占主导地位。爬行动物占据了每一个进化的生态位,哺乳动物等其他生物之所以能够生存,是因为它们太小了,很容易躲避爬行动物。

此外,在一段难以想象的漫长时间里,爬行动物一直是地球上的主要生命形式。从三叠纪的泥盆纪到晚白垩世的马斯特里赫特纪,跨越了3.5亿年,在这段时间里,爬行动物统治着地球。从时间的角度来看,晚白垩世的霸王龙比晚侏罗纪的剑龙更接近今天。这也使得有记录的6000年左右的人类历史看起来相当微不足道。

到白垩纪晚期,似乎没有什么能让爬行动物成为地球上最强大的生物。然后,突然间所有的恐龙、飞行和海洋爬行动物都消失了。

早期的古生物学家考虑了这种灭绝的各种可能原因,包括缺乏食物、某种形式的广泛食物中毒、普遍缺乏智力,甚至奇怪的是,「古世界主义」或极度无聊。古生物学家们一直在争论究竟是什么导致了爬行动物的灭绝,但越来越多的共识是,这可能不是由于单一事件,而是两次或两次以上的环境灾难。

第一次可能是由现在印度次大陆的一段火山活动引发的。对化石和沉积物的分析表明,这可能导致了世界气候的剧烈变化,全球变暖导致极地海洋温度升高了7℃,并在深水中造成了缺氧条件。这些变化导致了海洋生物的巨大变化,大型海洋爬行动物遭受的痛苦最大。假以时日,它们可能已经恢复,但据信,在不到十万年的时间里,又发生了第二次更具灾难性的事件。

20世纪80年代的地质研究表明,在白垩纪末和随后的古近纪开始之间的边界处,有一层粘土,其中含有高含量的金属铱,这种金属在地球上通常很少见,但在小行星上却很丰富。当这与1990年在墨西哥湾尤卡坦半岛发现希克苏鲁伯陨石坑相结合时,这似乎支持了地球当时被一颗非常大的流星或彗星撞击的理论。

这个陨石坑的直径超过100英里,表明撞击的大小约为9英里。这种影响的力量几乎令人无法理解;一些科学家估计,这相当于第二次世界大战期间投掷在日本的原子弹的1000万倍。一个巨大的火球将使撞击数百英里范围内的一切蒸发,巨大的海啸将席卷全球,摧毁沿海栖息地。一些科学家认为,甚至大气本身也可能已经开始燃烧。

小行星撞击地球对地球气候的影响是瞬时的,对某些物种来说是毁灭性的。随后的一段时间,被称为撞击冬季,是由于撞击产生的颗粒物阻挡了阳光,减少了到达地面的太阳能,大大降低了地球上的光和温度。

流星撞上了一片富含石油的沉积岩地区,这纯粹是运气不好。如果它影响到另一种岩石或深海,其影响可能就不那么明显了。然而,尤卡坦半岛的撞击向大气中排放了大量富含碳的烟尘(一些估计表明高达15亿吨)。有些很快就落回了地球,但高达5亿吨可能仍留在高层大气中,遮挡了太阳并降低了全球温度。

小行星撞击地球

光照的缺乏是如此严重,以至于依赖光进行光合作用的植物,包括许多被子植物,几乎立即灭绝。仅在北美,大约60%的植物物种在受影响后的短时间内灭绝。以这些植物为食物来源的生物,包括植食性恐龙,很快就灭绝了。依赖这些植食性恐龙作为食物来源的肉食性恐龙也很快灭绝了。

在海洋中,食物链也受到了类似的破坏。光照的减少意味着浮游生物和以它们为食的生命形式都在减少。这种影响会传递到食物链的上游,直到顶级捕食者也无法找到足够的食物。

在极短的时间内,所有恐龙、翼龙和所有大型海洋爬行动物都灭绝了。爬行动物中有一些幸存者。鳄鱼灭绝了大约一半的物种,但其余的可能在淡水湖中幸存下来。一些海龟物种也在这一事件中幸存下来,许多鸟类也是如此,它们是恐龙的直系后代。

白垩纪时期存在的一些鲨鱼物种也幸存下来,尽管许多最大的鲨鱼物种再次灭绝。总之,地球上大约75%的物种在小行星撞击后的极短时间内灭绝了。大型爬行动物遭受的最大损失是它们的一个主要弱点:无法维持自己的体温。爬行动物需要外部热源来维持新陈代谢。没有阳光,它们会变得迟钝,无法进食,甚至无法移动。对大型爬行动物的影响更为明显。在撞击冬季,全球气温的下降使恐龙突然完全无法狩猎、哺育或照顾幼崽。

据估计,流星撞击导致全球气温下降了30℃。由于太阳被浓密的灰尘和颗粒遮挡,恐龙躺下后再也没有站起来。

非鸟恐龙大灭绝

这一事件被古生物学家称为「白垩纪-古近纪灭绝事件」,彻底而剧烈地改变了地球上生命的组成,数亿年来基本保持不变的情况将永远不会再发生。

到目前为止,还没有人能够找到晚于6600万年的恐龙、翼龙或海洋爬行动物化石。恐龙的灭绝是彻底的、全球性的。「可怕蜥蜴」的时代终于彻底结束了。

马斯特里赫特期是白垩纪和中生代的结束。下一个地质时期,古近纪,标志着一个新时代的开始,新生代(意味着「新生命」的时代)。新生代的世界看起来确实非常不同。

恐龙灭绝的主要受益者是小型哺乳动物。这些温血动物更适合在白垩纪后世界的寒冷气候中生存。它们的食物链并没有像恐龙那样受到严重破坏;他们以蜗牛和昆虫为食,而蜗牛和昆虫则以腐烂的植物和蔬菜为食,这些植物和蔬菜并不短缺。新生代也因此被称为「哺乳动物时代」。

哺乳动物时代

恐龙灭绝后,哺乳动物开始壮大起来,直到它们成为地球上的主要生命形式。在陆地和海洋中,哺乳动物多样化,占据了每个栖息地和生物群落的生态位。昆虫过于多样化,白垩纪出现的开花植物也是如此。只有在空中,恐龙的直系后代鸟类才得以幸存。当然也有一些爬行动物幸存下来,但它们再也无法达到白垩纪巅峰时期的体型和多样性。

古近纪气候开始变冷,这一趋势一直持续到下一个新近纪,直到现在的第四纪。这导致了漫长的冰河时代,在此期间,大陆基本上位于现在的位置。新近纪见证了许多现代动植物的发展,包括高级灵长类动物的发展,其中包括后来成为人类物种的第一个分支——南方古猿。然而,现代人类社会直到11000多年前的第四纪最后一个时代——全新世才出现。

与爬行动物统治地球的漫长时期相比,人类存在的历史十分短暂。而且,如果不是白垩纪末强大的爬行动物灭绝,哺乳动物似乎仍然只会是生活在巨型爬行动物阴影下的生物。

白垩纪是一个变化如此剧烈和完整的时期,人类历史上没有任何东西可以与之相比。它看到爬行动物繁盛到绝对统治地位,并以大多数物种的彻底灭绝而告终。如果不了解以前的情况,就不可能了解人类在地球上的地位和意义,而且很少有时期像白垩纪那样关键。

白垩纪是迷人的,也是地球历史上最重要的时期之一。它见证了复杂、多样和专门的生命形式的发展,这些生命形式开始主宰陆地、海洋和天空。它们都是爬行动物。当流星撞击尤卡坦半岛时,很少有生物能幸存下来。

一些古生物学家推测,如果小行星早到或晚到,可能会发生什么。在这种情况下,它可能错过了尤卡坦半岛的浅水区和富含沉积物的页岩,而是可能降落在太平洋或大西洋的深水区。

当然,这将是一个戏剧性的事件,但它可能不会导致撞击冬季的灾难性全球降温。如果发生了这种情况,恐龙还能活下来吗?哺乳动物会继续生长吗?我们今天可能会有一个人类和恐龙共存的世界吗?

这是一个有趣的场景,但大多数古生物学家和科学家都认为这是不可能的。到白垩纪末期,地球开始了一个漫长而缓慢的冷却过程,这不是流星撞击直接造成的。这一点,以及随后的冰河时代,对大型爬行动物来说并不友好。

有些人也指出,恐龙、翼龙和海洋爬行动物在漫长的历史中表现出了惊人的适应和变化能力。如果它们有时间应对一段逐渐冷却的时期,而不是冬季撞击的灾难性影响,也许它们能够进化?

有些人甚至认为,聪明的恐龙可能已经进化;1982年,渥太华加拿大自然博物馆的戴尔·拉塞尔发表了一篇论文,提出如果白垩纪晚期没有发生灭绝,有一天可能会进化出一种有智慧的「恐龙」。他推测,伤齿龙是一种大脑异常发达的恐龙,可能已经成为一种新型智慧恐龙的基础。

恐龙人模型

这是一个发人深省的想法,因为很难想象恐龙会让人类崛起到目前的主导地位。尽管很多人觉得恐龙的世界很迷人,【侏罗纪公园】及其续集等电影继续让观众感到兴奋,但如果那颗流星早几分钟或晚几分钟到达,似乎就没有任何电影或人类可以欣赏它们了。