如果沒有小行星撞擊地球,恐龍會滅絕嗎?

2021年07月20日10:14

  7月20日消息,大約6600萬年前,在墨西哥尤卡坦半島上,一顆直徑12公里的小行星撞向了地面。這場撞擊導致了一場今天難以想像的劇烈爆炸,威力比投在廣島的原子彈還大幾十億倍。

  在鄰近的美洲大陸上,大多數動物被立即殺死。爆炸的影響還引發了全球性的海嘯,成噸的塵埃揚起,瀰漫到大氣中,整個地球陷入黑暗。這段堪比“核冬天”的時期導致地球上大量的動植物物種滅絕。

  在動物界中,最具象徵意義的便是恐龍。那麼,在這場大災難之前,恐龍的生存狀況如何?一項新研究試圖回答這一問題,研究的結果已發表在近期的學術雜誌《自然-通訊》(Nature Communications)上。

災難性的小行星撞擊加速了恐龍的滅絕,但在此之前,它們的數量可能已經在下降了
災難性的小行星撞擊加速了恐龍的滅絕,但在此之前,它們的數量可能已經在下降了

  來自法國蒙彼利埃大學的研究人員表示,他們對6個科的恐龍最感興趣,在小行星撞擊前的4000萬年間,這些恐龍的多樣性最高,也最具代表性。其中,有三個科是肉食恐龍:暴龍科(Tyrannosauridae,包括大名鼎鼎的霸王龍)、馳龍科(Dromaeosauridae,包括因《侏儸紀公園》電影而聞名的伶盜龍)和傷齒龍科(Troodontidae,類似鳥類的小型恐龍)。

  另外三個科為食草恐龍:角龍科(Ceratopsidae,以三角龍為代表)、鴨嘴龍科(Hadrosauridae,多樣性最為豐富的科)和甲龍科(Ankylosauridae,以大面甲龍為代表,一種身披骨甲、長著棒槌狀尾巴的恐龍)。

  這些恐龍家族一直存活到白堊紀末期,其滅絕以小行星撞擊事件為標誌。研究人員的目標是確定這些科形成新物種,即多樣化的速率有多快,以及它們的滅絕速率如何變化。

研究表明,許多種類的恐龍經曆了漫長而緩慢的滅絕過程
研究表明,許多種類的恐龍經曆了漫長而緩慢的滅絕過程

  5年來,研究人員收集了這6科恐龍的所有已知信息,試圖梳理出在地球某個特定時期,其中有多少個科,以及每個科有哪些物種存在。在古生物學中,每塊化石都會有唯一的編號,方便研究者在不同年代的學術文獻中進行追蹤。

  這項工作其實相當枯燥。研究人員清點了這6個科的大多數已知化石,發現它們代表了250個物種的1600多個個體。要對每一個物種準確分類,並確定它們的年代並不容易。一個研究者可能給出了某個特定的年代和物種記錄,但另一個人可能會重新進行檢查,並做出不同的分析。在這些情況下,研究人員必須自己做決定;如果其中的疑點太多,他們就會從將化石從研究中剔除。

  在每塊化石都被準確分類之後,研究人員使用一個統計模型來估計每個科隨時間進化的物種數量。通過這種方法,他們得以追蹤1.6億至6600萬年前出現和消失的物種,並再次估算每個科的物種形成率——進化出新物種的速率——以及隨時間推移而滅絕的速率。

由於氣候惡化和植被改變,白堊紀末期的生態系統發生了顯著的變化
由於氣候惡化和植被改變,白堊紀末期的生態系統發生了顯著的變化

  為了估計這些速率,研究人員必須考慮幾個複雜的因素。化石記錄是有偏差的,即它們在時間和空間上並不均衡;而且,有些恐龍種類並不像其他恐龍那樣會變成化石。在古生物學中估計多樣性動態時,這是一個眾所周知的問題,也一直困擾著古生物學家。

  複雜的模型可以解釋不同物種的化石隨時間推移而變得不均衡的保存狀態。通過這種處理,化石記錄在估計特定時期的物種數量時就變得更加可靠。但很重要的一點是,研究人員需要謹慎看待模型運算的結果,因為這仍然只是估計。而且,如果未來發現更多的化石,或者開發出新的分析模型,那這些結果很可能就會發生改變。。

  物種數量的急劇下降

  研究人員的結果顯示,從小行星撞擊地球前1000萬年到恐龍滅絕這段時期,這6科恐龍的物種數量發生了急劇下降。尤為有趣的一點是,這種下降是全球性的,受影響的不僅有像霸王龍這樣的食肉恐龍,也有像三角龍這樣的食草恐龍。在恐龍存在的最後500萬年里,有些物種的數量急劇下降,比如甲龍和角龍;而在這6科恐龍中,只有傷齒龍科的物種數量下降幅度很小。

  那麼,是什麼導致了恐龍物種數量的大幅下降?一種理論是氣候變化所致,因為當時的地球經曆了一段全球降溫7到8攝氏度的時期。

 如果沒有小行星撞擊地球,恐龍會滅絕嗎?
 如果沒有小行星撞擊地球,恐龍會滅絕嗎?

  科學家已經知道,恐龍的新陳代謝需要在溫暖的氣候下才能正常進行。以往的研究已經證實,恐龍既不是像鱷魚或蜥蜴那樣的冷血動物,也不是像哺乳動物或鳥類那樣的恒溫動物。它們是“中溫動物”(mesotherm),其代謝系統介於爬行動物和哺乳動物之間,需要溫暖的氣候來維持它們的體溫,從而實現基本的生物學功能。溫度的下降一定對恐龍產生了很嚴重的影響。

  值得注意的是,研究人員在食草恐龍和食肉恐龍之間發現了物種數量交錯下降的現象:食草恐龍的數量下降略早於食肉恐龍。這很可能是食草恐龍的減少導致了食肉恐龍數量的下降,也就是通常所說的“串聯式滅絕”。

  致命的一擊

  不過,一個重要的問題依然懸而未決:如果沒有發生小行星撞擊會如何?恐龍會因為已經開始的衰退而最終滅絕嗎?還是說它們最終會強勢反彈?這很難說。許多古生物學家認為,如果恐龍存活下來,靈長類動物甚至人類就永遠不會出現在地球上。

  一個重要的事實是,多樣性的反彈可能非常混雜且依賴於群體,因此一些類群可能存活下來,另一些則不然。例如,鴨嘴龍科恐龍就表現出某種形式的恢復力,並可能在物種數量下降之後反彈。

  研究人員表示,由於氣候惡化和植被的重大改變,白堊紀末期的地球生態系統承受著巨大的壓力,而小行星撞擊是最終的致命打擊。在物種滅絕的過程中經常出現這樣的情況:一開始,物種的數量下降,並面臨嚴峻的生存壓力,然後發生了另一個事件,使一個可能已經處於絕境邊緣的類群最終滅絕。(任天)

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