同一颗小行星,为何灭绝恐龙却放过了鳄鱼?

中国科学报 · 经八阕原文

小行星灭绝了恐龙,鳄鱼为何幸存?科学家或许解开了这个困扰6600万年的谜团。一项大规模化石与古气候分析表明,鳄鱼偏爱温暖环境的习性,让它们在小行星撞击后仍能栖身于条件尚可的热带“避难所”。该研究10月21日发表于《科学进展》。

恐龙灭绝后幸存的鳄鱼。图片来源:Davide Bonadonna 英国伦敦大学学院团队发现,鳄鱼及其远古近亲在长达2.5亿年的演化史中,始终“追着温暖气候走”,而非适应剧烈变化的温度。地球变暖时,它们扩散到新区域,最远抵达南极洲;气温回落时,它们再退回热带。 这项研究分析了7000多块化石、400多种现存与灭绝物种的记录,并结合电脑模型,重建了2.45亿年间地球气候与地理的变迁。结果显示,小行星撞击后,热带和亚热带地区对鳄鱼近亲依然宜居,而许多恐龙的生存环境却在不断恶化。只有在极端气候模拟条件下,这些潜在的避难所才会消失。 研究人员还模拟了6600万年前撞击发生后的地球状况,发现赤道附近地区可能仍足够温暖,足以庇护鳄鱼近亲的幸存种群,让它们得以存续并逐步恢复。同一团队此前的模拟则显示,非鸟类恐龙(即最终灭绝的那一类)的适宜栖息地萎缩得严重得多。 论文第一作者、UCL地球科学系的Alfio Alessandro Chiarenza说:“小行星并没有让整个地球对所有物种同样致命。鳄鱼长期偏爱温暖环境,这可能恰好让幸存者留在了气候最宜人的地方,比如赤道周边。这些避难所庇护了种群,使它们后来得以恢复并向外扩散。”这一发现或能解释,一个与恐龙几乎同时出现的动物类群,为何能挺过地球五次大灭绝中的两次。 现代鳄鱼的样貌广为人知,但它们的演化史要丰富得多。鳄鱼所属的“伪鳄类”(pseudosuchians)曾包括身披重甲的植食者、完全在陆地上捕猎的掠食者,以及体重超过一吨的庞然大物。其中最出名的是帝鳄(Sarcosuchus),这个绰号“超级鳄”的巨型掠食者身长可达12米;另一远古近亲波斯特鳄(Postosuchus)则是陆生猎手,既能两足行走,也能四足奔跑。 Chiarenza说:“鳄鱼常被称为活化石,但它们的祖先和近亲在演化史上变化极大,既有公交车般大小、能一口吞下霸王龙的巨兽,也有长着一张哈巴狗脸的可爱小动物。我们的研究表明,尽管形态如此多样,它们与气候的关系却惊人地一致。” 为弄清这层关系,科学家重建了400种鳄鱼及其远古近亲对温度和降水的偏好,依据包括化石证据、演化谱系树,以及现代鳄鱼的分布地图。随后,团队将这些偏好与古地理、古气候重建结果比对,找出地球历史上各时期鳄鱼宜居的区域。 规律十分清晰,鳄鱼近亲总体追随温暖环境,气候炎热时扩张范围,气温转冷时收缩。约5000万年前的始新世早期异常温暖,全球气温比今天高出约10°C,极地没有永久冰盖,鳄鱼近亲曾生活在北美、欧洲乃至南极洲的高纬度地区。此后数百万年间,全球降温逐步压缩其栖息地,它们的分布范围最终退缩到更温暖的热带。 尽管对温暖环境的偏爱惊人地稳定,研究人员仍发现两个重要例外。约9400万年前的白垩纪热事件期间,全球气温比现代高出约14°C,鳄鱼家族树上的一个分支演化出了耐受更高气温的能力。另一例外发生在约3400万年前的澳大利亚。随着长期降温使降雨减少、大陆干涸,一支已灭绝的鳄鱼适应了日益干旱的荒漠环境。这说明,尽管多数鳄鱼近亲始终追随温暖气候,其中一些仍能演化出适应不同气候的本领。 研究人员还用气候模拟考察了希克苏鲁伯小行星撞击过后数十年至数百年间的情况,探讨了几种可能的环境后果,包括尘埃遮蔽阳光,以及火山喷发推高二氧化碳。 模拟显示,阳光减少5%或10%时,赤道附近的温暖地区仍适合鳄鱼近亲生存,可在环境紊乱期充当关键避难所。但若阳光减少15%,这些地区也不再宜居。研究人员指出,如此极端的遮光程度如今被认为不太可能。其他模拟变化,如大气二氧化碳升高,则不会改变鳄鱼宜居气候的分布。 综合来看,鳄鱼之所以能在许多恐龙的生存环境大幅恶化时幸存,可能正是因为它栖居的地区气温始终处于其偏好范围之内。 研究人员强调,适宜温度可能只是鳄鱼挺过大灭绝的原因之一。体型相对较小、半水生习性、食性灵活、能量需求不高,这些特征同样提高了它们的存活率。作为变温动物,鳄鱼维持身体运转所需的食物远少于许多自主产热的动物。 这一发现也引发了对鳄鱼如何应对现代气候变化的思考。数百万年来,“搬去气温适宜的地方”似乎是它们应对地球环境变迁的主要方式;但如今,不断扩张的城市、农田和道路正日益挤压野生动物的迁徙空间。 UCL地球科学系教授Philip Mannion说:“这些发现对今天的物种也有警示意义。如果鳄鱼过去主要靠迁往适宜栖息地来应对气候变化,那么随着地球变暖,今天的物种同样需要迁徙的空间——而道路、农田和城市蚕食适宜地区,正让这件事越来越难。”

来源:中国科学报(经八阕转载) · 查看原文
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