赤道地區(qū)，羽毛恐龍嘴里叼著一只基干哺乳動物。加身背景是助恐“中央大西洋超級火成巖省”在潘吉亞大陸赤道地區(qū)的噴發(fā)，赤道地區(qū)因火山噴發(fā)冬天下起鵝毛大雪。霸地（中科院南京地質(zhì)古生物研究所供圖Larry Felder 繪制）
（神秘的羽毛地球uux.cn報道）據(jù)北京日報（房亞男）：恐龍，“侏羅紀公園”里的加身超級霸主，很多人知道它們滅絕于白堊紀末期（約6600萬年前）的助恐小行星撞擊地球事件，但卻鮮有人知道它們是霸地如何稱霸地球的，這在科學界其實也一直是羽毛個未解之謎。近期，加身中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所領銜的助恐國際科研團隊揭開了這一謎底。我們邀請科研團隊的主要作者之一房亞男博士來聊聊相關的話題。
初生恐龍躲過大滅絕劫難
地球歷史上曾發(fā)生過五次生物大滅絕事件，其中規(guī)模最大的一次是發(fā)生于二疊紀末期（約2.5億年前）的生物大滅絕事件，導致超過80%的海洋生物和陸地生物滅絕。之后進入三疊紀，生命用了800萬至1000萬年才從此次創(chuàng)傷中恢復過來，重慶外圍（外圍經(jīng)紀）外圍女（電話微信199-7144-9724）真實上門外圍上門外圍女快速安排30分鐘到達到晚三疊世時期（約2.4億至2億年前），地球生物多樣性重返巔峰，但其生物面貌已與二疊紀生物大滅絕之前呈天壤之別，其中一個新的類群就包括恐龍。
根據(jù)目前的化石記錄，最早的恐龍出現(xiàn)于距今約2.3億年前的晚三疊世卡尼期，而到距今約2.15億年前的晚三疊世諾利期，恐龍已經(jīng)非常普遍。但是此時，它們所占據(jù)的生物群落依然非常小，且大部分特別是食草性的恐龍僅分布在中、高緯度地區(qū)，低緯度地區(qū)則被擬鱷類霸占，恐龍距離地球霸主的位置似乎很遙遠。
值得注意的是，晚三疊世的地球海陸分布與現(xiàn)代地球完全不一樣，大陸全部拼接在一起，稱為“潘吉亞”超級大陸，地球大氣二氧化碳濃度約是現(xiàn)代地球的2.5倍，當時全球平均氣溫遠高于現(xiàn)代，兩極無冰川，森林覆蓋一直到達潘吉亞大陸的南北兩極。
正當生命以欣欣向榮之姿在潘吉亞超級大陸上迅猛發(fā)展時，無情的大自然又一次將它們摧毀。三疊紀末期（距今約2億年前），由于潘吉亞超級大陸的裂解，地球爆發(fā)了超大規(guī)模的火山噴發(fā)。此次火山噴發(fā)造成了五次生物大滅絕事件的另一事件，稱為三疊紀末生物滅絕事件。幸運的是恐龍在此次滅絕事件中存活下來，而其天敵，曾經(jīng)的低緯度地區(qū)霸主——擬鱷類在地球上徹底消失，這為恐龍在侏羅紀稱霸地球掃清了障礙。因此，我們可以說恐龍毀于滅絕事件也成于滅絕事件。
那么是什么原因幫助恐龍躲過一劫，從而閃亮稱霸“侏羅紀公園”的呢？
或很適應極地冷氣候
晚三疊世，即恐龍的初生時期，大部分的恐龍化石和腳印都采集自潘吉亞大陸的中緯度地區(qū)（約26°至60°），幾乎沒有來自高緯度地區(qū)的恐龍化石記錄，這在一定程度上限制了我們對恐龍初生時期生活環(huán)境和氣候的全面了解。
我國準噶爾盆地，現(xiàn)位于天山以北的新疆北部。在晚三疊世時期，它恰好位于潘吉亞大陸的北極圈內(nèi)（約北緯71°）。烏魯木齊市西南方向50公里處的郝家溝擁有世界上獨一無二的晚三疊世河流-湖泊相沉積地層，為我們尋找恐龍化石提供了得天獨厚的條件。
2016年至2019年，科研團隊對郝家溝剖面進行了持續(xù)的地層考察和化石挖掘工作，發(fā)現(xiàn)了非常多有價值的化石和特殊的沉積現(xiàn)象，其中就包括恐龍腳印化石和冰筏沉積記錄。冰筏沉積主要的特征是砂粒或小礫石漂浮于泥巖中。冰筏沉積可能是由于冬季靠岸湖水結(jié)冰時凍結(jié)湖底的砂礫，在春季湖冰融化時，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；也有可能是冬季風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。準噶爾盆地冰筏沉積的發(fā)現(xiàn)指示了即使在兩極無冰川的溫室時期，極地也存在季節(jié)性的結(jié)冰（零下）。同時，恐龍腳印化石的發(fā)現(xiàn)，直接證明了在晚三疊世，恐龍曾優(yōu)哉生活于潘吉亞大陸的極地地區(qū)，并且已經(jīng)習慣于極地冷氣候。
天生有羽毛用于保暖
那么，恐龍為什么適應在極地冷氣候生存？
現(xiàn)在市場上絕大多數(shù)的恐龍玩具和模型都只有光禿禿的表皮，這在一定程度上對人們造成誤導：恐龍是沒有毛發(fā)或者羽毛的。此外，科學界一直認為恐龍喜熱不耐寒。然而我們的研究表明，除鳥類恐龍外，其他所有的非鳥類恐龍也是天生具有羽毛的，但是這些羽毛不是用于飛翔，而是用于保暖。
根據(jù)恐龍腰帶（恐龍的腰帶位于其臀部，相當于骨盆，由三塊骨頭組成：腸骨、坐骨和恥骨）的構(gòu)造特征不同，可將其劃分為兩大類：鳥臀目和蜥臀目。鳥臀目在希臘語中的意思是“如鳥類般的臀部”，它們?nèi)渴撬厥持髁x者，性情溫和，不具進攻性，因而在長期的進化過程中，逐漸發(fā)育出了多種多樣、千姿百態(tài)的防御武器，它們中不少是恐龍家族中最古怪的成員，比如劍龍類、角龍類和甲龍類等；蜥臀目，顧名思義是具有“如蜥蜴般的臀部”，它們又可進一步分為獸腳亞目和蜥腳亞目，其中獸腳亞目包含了所有的食肉性恐龍，而蜥腳亞目則是體型龐大的食草性動物演化支。翼龍雖然和恐龍生存的時代相同，但是它們并不是恐龍，只是恐龍的姐妹分支，同屬于鳥跖類，并且翼龍并非鳥類的祖先，真正的鳥類祖先是蜥臀目恐龍。
目前已在部分非鳥類獸腳類恐龍和兩個基干鳥臀目恐龍的化石中發(fā)現(xiàn)了羽毛，科學家發(fā)現(xiàn)這些恐龍的羽毛結(jié)構(gòu)與翼龍的羽毛結(jié)構(gòu)非常相似，結(jié)合系統(tǒng)發(fā)育支架法（根據(jù)某些四足動物化石中保存的軟組織和現(xiàn)生類群的軟組織和生理特性，反演已滅絕的祖先的軟組織特點和生理特性），我們推測所有的恐龍乃至整個鳥跖類都是天生具有羽毛的，這些羽毛的基本功能是用于保暖。而晚三疊世，恐龍在低緯度的天敵擬鱷類是不具有羽毛的。
因此，恐龍能很好地適應在極地冷氣候生存，很有可能得益于它們的羽毛。
那么早期的恐龍為什么無法占領低緯度地區(qū)呢？我們認為這可能與恐龍比較高的新陳代謝速率有關。盡管低緯度地區(qū)的植物資源很豐盛，但是由于氣候多變，植物資源也就隨之多變且不穩(wěn)定，具有高新陳代謝速率的食草性恐龍因此無法在食物資源搶奪方面戰(zhàn)勝新陳代謝速率相對較低的擬鱷類，從而被局限在中、高緯度地區(qū)；擬鱷類因為沒有羽毛抵御嚴寒，而無法生活于中、高緯度地區(qū)，成就了恐龍獨享中、高緯度穩(wěn)定且豐富的食物資源。
“火山冬天”后開啟霸主時代
三疊紀末期（約2億年前），潘吉亞大陸開始裂解，大西洋就此誕生，并伴隨著超級火山噴發(fā)，稱為“中央大西洋超級火成巖省”。此次超級火山噴發(fā)所釋放的大量二氧化碳所導致的全球升溫一直被認為是造成三疊紀末海洋生物集群滅絕的原因，但是全球升溫似乎無法解釋陸地生物的響應。
理論上來說，全球升溫應該會造成四足動物和植物向高緯度地區(qū)遷移，但實際上，高緯度地區(qū)的四足動物，特別是基干蜥腳類恐龍不僅在滅絕事件中存活下來，更是在事件后遷移到低緯度地區(qū)，而原本霸占低緯度地區(qū)的擬鱷類幾乎全部滅絕，因此我們認為，造成三疊紀末陸地生物滅絕的原因并非熱，更像是冷。
超級火山噴發(fā)除釋放大量二氧化碳進入大氣外，還同時釋放大量的火山灰和氣溶膠等進入大氣。大量的火山灰和氣溶膠會遮擋日照輻射，從而導致地球表面溫度驟降，這種現(xiàn)象被稱為“火山冬天”。火山冬天可持續(xù)幾年到幾十年，之后大氣中的大量二氧化碳造成長達數(shù)百萬年的全球升溫。三疊紀末陸地生物的滅絕極有可能是溫度驟降的火山冬天所致，恐龍因為具有羽毛御寒并且早已習慣了極地寒冬而順利躲過這一天災，而其天敵——低緯度地區(qū)的霸主擬鱷類因沒有御寒能力而慘死于火山冬天，它們中僅體積比較小的一些種類靠躲避在洞穴中而逃過此劫。
火山冬天之后，恐龍沒有了天敵，地理分布范圍迅速擴張：蜥腳類恐龍從晚三疊世的中、高緯度地區(qū)擴張到低緯度地區(qū)；確定的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)量增加了近一倍。從此，恐龍開啟了長達約1.4億年的地球陸地霸主時代！
延伸閱讀從南半球遷移到北半球恐龍為何花了1500萬年？
根據(jù)目前的化石記錄，最早的恐龍誕生于約2.3億年前（晚三疊世）的潘吉亞超級大陸的南半球溫帶地區(qū)（約南緯40°），但是直到1500萬年后，它們才首次出現(xiàn)于北半球溫帶地區(qū)。
是什么原因?qū)е驴铸垰v時如此之久才遷移至北半球呢？畢竟現(xiàn)代人類的祖先走出非洲遍布全球僅用了幾萬年的時間。潘吉亞超級大陸并未對恐龍這類的爬行動物的遷移造成地理性障礙，那阻礙恐龍遷移的最大障礙非氣候莫屬了。
恐龍初生時期的全球平均氣溫遠高于現(xiàn)代地球，這就造成赤道地區(qū)的氣候極其不穩(wěn)定，有可能雷暴和洪水頻發(fā)，亞熱帶沙漠地區(qū)極其干旱，食物資源相對匱乏，加上低緯度霸主擬鱷類虎視眈眈，恐龍只能望“北”卻步。
然而事情轉(zhuǎn)機發(fā)生在2.15億至2.12億年前的晚三疊世諾利期中期，這個時候的地球由于某種原因發(fā)生了短暫的降溫（但仍高于現(xiàn)代地球）。這次降溫大大緩解了赤道和亞熱帶地區(qū)的“惡劣”氣候，食物資源可能變得沒有那么多變和緊缺，恐龍可以暫時避開天敵擬鱷類而遷移至北方大陸。