如果没有小行星撞击地球,恐龙会灭绝吗?

北京时间7月20日消息,大约6600万年前,在墨西哥尤卡坦半岛上,一颗直径12公里的小行星撞向了地面。这场撞击导致了一场今天难以想象的剧烈爆炸,威力比投在广岛的原子弹还大几十亿倍。在邻近的美洲大陆上,大多数动物被立即杀死。

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资料图

爆炸的影响还引发了全球性的海啸,成吨的尘埃扬起,弥漫到大气中,整个地球陷入黑暗。这段堪比“核冬天”的时期导致地球上大量的动植物物种灭绝。

在动物界中,最具象征意义的便是恐龙。那么,在这场大灾难之前,恐龙的生存状况如何?一项新研究试图回答这一问题,研究的结果已发表在近期的学术杂志《自然-通讯》(Nature Communications)上。

来自法国蒙彼利埃大学的研究人员表示,他们对6个科的恐龙最感兴趣,在小行星撞击前的4000万年间,这些恐龙的多样性最高,也最具代表性。其中,有三个科是肉食恐龙:暴龙科(Tyrannosauridae,包括大名鼎鼎的霸王龙)、驰龙科(Dromaeosauridae,包括因《侏罗纪公园》电影而闻名的伶盗龙)和伤齿龙科(Troodontidae,类似鸟类的小型恐龙)。

另外三个科为食草恐龙:角龙科(Ceratopsidae,以三角龙为代表)、鸭嘴龙科(Hadrosauridae,多样性最为丰富的科)和甲龙科(Ankylosauridae,以大面甲龙为代表,一种身披骨甲、长着棒槌状尾巴的恐龙)。

这些恐龙家族一直存活到白垩纪末期,其灭绝以小行星撞击事件为标志。研究人员的目标是确定这些科形成新物种,即多样化的速率有多快,以及它们的灭绝速率如何变化。

5年来,研究人员收集了这6科恐龙的所有已知信息,试图梳理出在地球某个特定时期,其中有多少个科,以及每个科有哪些物种存在。在古生物学中,每块化石都会有唯一的编号,方便研究者在不同年代的学术文献中进行追踪。

这项工作其实相当枯燥。研究人员清点了这6个科的大多数已知化石,发现它们代表了250个物种的1600多个个体。要对每一个物种准确分类,并确定它们的年代并不容易。一个研究者可能给出了某个特定的年代和物种记录,但另一个人可能会重新进行检查,并做出不同的分析。在这些情况下,研究人员必须自己做决定;如果其中的疑点太多,他们就会从将化石从研究中剔除。

在每块化石都被准确分类之后,研究人员使用一个统计模型来估计每个科随时间进化的物种数量。通过这种方法,他们得以追踪1.6亿至6600万年前出现和消失的物种,并再次估算每个科的物种形成率——进化出新物种的速率——以及随时间推移而灭绝的速率。

为了估计这些速率,研究人员必须考虑几个复杂的因素。化石记录是有偏差的,即它们在时间和空间上并不均衡;而且,有些恐龙种类并不像其他恐龙那样会变成化石。在古生物学中估计多样性动态时,这是一个众所周知的问题,也一直困扰着古生物学家。

复杂的模型可以解释不同物种的化石随时间推移而变得不均衡的保存状态。通过这种处理,化石记录在估计特定时期的物种数量时就变得更加可靠。但很重要的一点是,研究人员需要谨慎看待模型运算的结果,因为这仍然只是估计。而且,如果未来发现更多的化石,或者开发出新的分析模型,那这些结果很可能就会发生改变。。

物种数量的急剧下降

研究人员的结果显示,从小行星撞击地球前1000万年到恐龙灭绝这段时期,这6科恐龙的物种数量发生了急剧下降。尤为有趣的一点是,这种下降是全球性的,受影响的不仅有像霸王龙这样的食肉恐龙,也有像三角龙这样的食草恐龙。在恐龙存在的最后500万年里,有些物种的数量急剧下降,比如甲龙和角龙;而在这6科恐龙中,只有伤齿龙科的物种数量下降幅度很小。

那么,是什么导致了恐龙物种数量的大幅下降?一种理论是气候变化所致,因为当时的地球经历了一段全球降温7到8摄氏度的时期。

科学家已经知道,恐龙的新陈代谢需要在温暖的气候下才能正常进行。以往的研究已经证实,恐龙既不是像鳄鱼或蜥蜴那样的冷血动物,也不是像哺乳动物或鸟类那样的恒温动物。它们是“中温动物”(mesotherm),其代谢系统介于爬行动物和哺乳动物之间,需要温暖的气候来维持它们的体温,从而实现基本的生物学功能。温度的下降一定对恐龙产生了很严重的影响。

值得注意的是,研究人员在食草恐龙和食肉恐龙之间发现了物种数量交错下降的现象:食草恐龙的数量下降略早于食肉恐龙。这很可能是食草恐龙的减少导致了食肉恐龙数量的下降,也就是通常所说的“串联式灭绝”。

致命的一击

不过,一个重要的问题依然悬而未决:如果没有发生小行星撞击会如何?恐龙会因为已经开始的衰退而最终灭绝吗?还是说它们最终会强势反弹?这很难说。许多古生物学家认为,如果恐龙存活下来,灵长类动物甚至人类就永远不会出现在地球上。

一个重要的事实是,多样性的反弹可能非常混杂且依赖于群体,因此一些类群可能存活下来,另一些则不然。例如,鸭嘴龙科恐龙就表现出某种形式的恢复力,并可能在物种数量下降之后反弹。

研究人员表示,由于气候恶化和植被的重大改变,白垩纪末期的地球生态系统承受着巨大的压力,而小行星撞击是最终的致命打击。在物种灭绝的过程中经常出现这样的情况:一开始,物种的数量下降,并面临严峻的生存压力,然后发生了另一个事件,使一个可能已经处于绝境边缘的类群最终灭绝。

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