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史前時代的神話:恐龍消失的秘密

中生代地球霸主恐龍的謎題

恐龍生活在2億年前的中生代,它們曾是地球的霸主,但卻於6500萬年前突然滅絕。只給我們遺留下骨骼化石,成為研究的重要資料。那麼,恐龍為什麼會滅絕呢?在回答這個問題之前,我們還要對恐龍作進一步的了解,比如恐龍到底是不是冷血動物?恐龍是什麼顏色的?以及恐龍的奔跑速度如何,等等。這些對揭示恐龍滅絕的原因有決定性的重要意義。

中生代是爬行動物的黃金時代,大量的爬行動物在陸地上生活,因此中生代又被稱為「爬行動物時代」,大地第一次被脊椎動物廣泛佔據。恐龍是所有爬行動物中體格最大的一類,很適宜生活在沼澤地帶和淺水湖裡,那時的空氣溫暖而潮濕,食物也很容易找到。在幾百萬年的歷史中,種類繁多的恐龍佔領了陸地,成為地球上的霸主。

恐龍

科學家在研究恐龍時,首先關注的是:龐大的恐龍到底是冷血動物還是溫血動物。持冷血(變溫)動物觀點的學者主要的根據是,恐龍是屬於比較低等的動物,鱷魚、青蛙、蛇都是典型的冷血動物。但是冷血動物的體溫都是隨著外界溫度的變化而升降,龐大的恐龍依靠什麼達到最佳溫度呢?如果也依靠曬太陽,則很難自圓其說。經推測,最重恐龍達80噸重,如此龐然大物,依靠曬太陽升溫,簡直無法想像。另一些學者提出恐龍是「溫血動物」,體溫恆定。但是「溫血動物說」仍舊難以服人:最大恐龍身高9米以上,身長20米以上,重量達80噸,多大的心臟才能推動如此大量的血液、維持血液循環而滿足身體各部位的需求啊!

第二點需要確定的就是恐龍的顏色。傳統的觀點是「色彩暗淡論」。他們的理由很簡單,恐龍身軀與大象一樣龐大笨重,為了保護自己,皮膚一定較厚而顏色一定暗淡。大型爬行動物都沒有絢麗多彩的顏色。這種觀點是大多數學者堅持的,也有一定的說服力,因此在自然博物館和大型科幻電影中,臃腫龐大的恐龍都是土黃色或灰綠色,沒有艷麗的色彩花紋。但「色彩鮮艷論」卻向傳統觀點發起了挑戰,他們認為,遠古時期恐龍是當時地球的霸主,沒有必要保護自己,恐龍很可能會把自己「打扮」得光彩奪目。跟傳統觀點折中一下,就是大型恐龍是色彩單調暗淡,而中小型恐龍則是多色彩的;食草恐龍的色彩是土黃草綠色,而食肉恐龍是色彩斑斕的;在同類恐龍中,雄性恐龍是色彩鮮明的,而雌性恐龍是色彩單調的。

第三點是關於恐龍的奔跑速度。恐龍雖然早已滅絕,但地球上還有一些角落留下了恐龍腳印的化石。而科學家根據「腳印」化石,就計算出恐龍奔跑的速度。經過計算可以知道:「食肉」恐龍的行走速度大約是6~8.5公里/小時;「食草」恐龍速度慢些,大約是6公里/小時左右。遇到緊急情況時,所有的恐龍都會急速奔跑起來,速度可達16~20公里/小時,「食肉」恐龍在追趕獵物時速度還會快些。看來,遠古時期的恐龍與笨拙的大象速度相近。

關於恐龍滅絕原因的說法是多種多樣的,但是其中很多都與恐龍自身因素密切相關,而對恐龍有個基本了解,也是人類繼續探索恐龍滅絕原因的重要基礎。

恐龍末日:小行星撞地球

這是一個發生在史前年代的驚心動魄的故事。它也曾被人反覆講述過:

距今6500萬年前的一個陽光燦爛的下午,烈日照耀下的熱帶灌木林中,許多不同種類的恐龍平靜地像往常一樣或在湖邊漫步,或在水中覓食。在森林的邊緣,一隻性情溫和的雷龍正在水草豐美的地帶來回踱步;在一片開闊的原野上,一隻霸王龍正準備撲向一隻巨大的三角龍……

突然,遙遠的天際出現了一團巨大的火光,一聲從來沒有聽到過的巨響打破了這個寧靜的世界。一個直徑幾公里大的流星猛烈地撞到地球上。這是一顆不期而至的小行星,與地球碰撞後產生的撞擊力可達1015噸TNT炸藥爆炸所產生的能量。卷著塵埃的一個巨大的蘑菇雲迅速升起,直衝天空,而後彌散開來,最後把整個地球都籠罩在裡面。很快,恐龍就彼此都看不見了,因為黑雲遮天蔽日,白天也沒有了陽光,這種恐怖的狀況持續了一兩年。植物因為光合作用中斷而大量枯萎、死亡,「食草」恐龍率先相繼死去,「食肉」恐龍也由於失去了食物而陸續滅絕了。

這就是恐龍滅絕原因中最流行的觀點:小行星撞擊地球學說。這一假說的證據還來自於在世界各地發現的6500萬年前的沉積物中存在的一種氨基酸。這種氨基酸含有大量的銥元素,大量地存在於某些天體里,在地球上根本不應該存在。這個富含銥元素的地層在北美洲、歐洲和澳大利亞的許多地區都被先後發現,在我國西藏的岡巴地區幾年前也發現了這個含銥層。

科學家甚至還鎖定了撞擊的地點——即著名的墨西哥尤卡坦半島Chicxulub隕石坑。持這種觀點的科學家認為,這次撞擊導致了大規模的森林大火,產生大量二氧化碳進入大氣,導致了一段時期內大氣失控性變暖,恐龍在熾熱的煎熬中大量死去;或者森林大火噴發出足量的煤煙,遮天蔽日,破壞了恐龍的食物鏈,「食草」恐龍因缺少賴以為生的食物而滅絕。

一部分科學家認為,這次爆炸使所有恐龍都滅絕了。但是,也有一些科學家認為,只有70%的恐龍在當時滅絕,其他的一些種類的恐龍則勉強地躲過了劫難,可是在隨後的幾百萬年里就逐漸絕滅了。這後一種說法並不是沒有道理,因為在6500萬年前的這次事件以後形成的地層里,仍有一些恐龍骨骼被發現。例如,美國新墨西哥州6000萬年前上下的地層中就曾經發現了恐龍的殘骸。在阿拉斯加新生代的凍土帶里,也發現過三角龍的化石。這些現象似乎說明,在這次小行星撞擊地球引起的大爆炸以後,仍然有一些恐龍掙扎著生活了幾百萬年,最後才因為不適應新的氣候和新的環境而相繼滅絕。

有些科學家甚至認為地球在這個時期不僅經歷了一次較大的行星撞擊,而且還接連受到了許多次小一些但是依然嚴重威脅地球生命的小行星撞擊,其中可以證實的在加勒比海和美國衣阿華州發現有行星撞擊過的痕迹。

但也有許多人對這種小行星撞擊論持懷疑態度,因為事實是:蛙類、鱷魚以及其他許多對氣溫很敏感的動物都頂住了白堊紀而生存下來了。因此,這種力量雖然獲得了許多科學家的支持,但是仍難以完全說服眾人。

氣候變冷改寫恐龍命運

關於恐龍滅絕的原因,有一個重要的說法就是氣候變遷。6500萬年前,地球氣候陡然變化,氣溫大幅下降,造成大氣含氧量下降,令恐龍無法生存。當然,也有一部分科學家認為,恐龍是冷血動物,身上沒有毛或保暖器官,無法適應地球氣溫的下降,都被凍死了。

而在侏羅紀時期,聯合古大陸又開始分裂,到白堊紀晚期加速分裂,而且氣候逐漸變冷,全球海平面下降,陸地面積增大。一項科學研究顯示,1.37億年前,世界海洋的溫度突然從13℃~14℃急劇下降到9℃。白堊紀時期氣溫突然下降,很有可能是導致全球的恐龍消亡的主要原因。進行這項重大研究的科學家稱,這一現象導致恐龍走向最終的滅絕之路。

儘管當時湖泊比較發達,但由於氣候變冷,使恐龍無地躲藏身體,舉步維艱,這大大地影響了恐龍的繁育和生存。隨著氣溫下降,氣候也變得不那麼濕潤溫暖了。恐龍的呼吸器官不能適應乾冷乾熱的空氣,而且一到冬天,恐龍的食物也沒有了。在這種情況下,恐龍只好一步步走向滅亡,直至最終從地球上徹底消失。

白堊紀末期的氣候變化,對恆溫的哺乳動物來說,或許只是小事一樁;但對冷血的爬行類動物來說則是災難性的。首先,繁殖這一關它們就很難過。對現代爬行動物的研究表明,它們的孵化溫度要求很嚴格——過高、過低、只需幾度之差就能給它們招來滅種之災。近年來,在河南南陽和湖北鄖縣發現了成窩狀未孵化的恐龍蛋化石,很可能就是由於白堊紀晚期天氣變冷所致。有些學者曾對恐龍蛋的蛋殼進行了研究,蛋殼是由乳狀層和立柱體層組成,並有氣孔內外相通,經系統觀察發現,白堊紀晚期蛋殼上的氣孔普遍變小,對這一現象他們解釋為可能與全球性氣候變冷有關。

根據氣候變化學說,恐龍從繁榮到衰亡經歷了約3000萬年,而且絕滅是逐漸發生的,各類恐龍的絕滅有先有後,而不是一刀切的。不過從地球發展史的角度看起來,絕滅的速度還是很快的。

恐龍化石

冰川時代的恐龍「性別失調」

恐龍究竟為什麼在地球上突然銷聲匿跡?一直以來,科學界對此爭論不休,不過現在又有了一種很新鮮的解釋觀點。近幾年,西方有科學家提出了一種推測,認為如果恐龍的生理結構類似於當今的爬行類動物的話,那麼6500萬年前,由於地球環境發生了巨大變化,恐龍後代的性別受到溫度變化影響,出現了嚴重的性別失調現象,雌性恐龍越來越少,以致恐龍家族漸漸無法繼續繁衍。

我們知道脊椎動物的性別就是在受精的一剎那由父母雙方的染色體決定的,如果一條X染色體遇到了一條Y染色體,那麼下一代性別就是雄性;如果兩條X染色體相遇,那麼下一代性別則為雌性。但由於生理構造和新陳代謝不同,大多數卵生爬行動物後代性別的確定方式就非常獨特,它們受孵化時巢穴溫度的影響,海龜和鱷魚就是其中的典型代表,即便它們在同一巢穴中生下上下兩層蛋,由於溫度不同,孵出的幼體性別也不同。美國科學家近年來就對美洲鱷和揚子鱷作了詳細研究。他們研究的結果表明,孵化時的溫度決定鱷魚「新生兒」的性別。研究還表明,當孵化溫度為26℃~30℃時,鱷魚的新生兒全為「女的」;在30℃~34℃時,鱷魚的新生兒「有男有女」;在34℃~36℃時,鱷魚新生兒全為「男的」。如果溫度過高或者過低,它們的卵就孵化不出來,成為「死蛋」。

鑒於恐龍是鱷魚的遠親,科學家通過對鱷魚「新生兒」性別的研究後大膽推測,恐龍滅絕是因為「男女比例失調」。在侏羅紀末期,隨著冰川時代的來臨,全球氣溫驟降,恐龍產的蛋要麼是死蛋,要麼孵化出來的是雌性恐龍。因此,最先消失的是雄性恐龍,那些活著的雌性恐龍全都成了不折不扣的「剩女」,無法繁衍後代。這使恐龍世界雌雄比例嚴重失調,隨著雌性恐龍的逐漸減少,恐龍家族也就走向了滅亡。

這種說法如果成立,那麼對人類也是一個警示:最終決定世界命運的是自然規律而不是人類,超級嚴寒是生物的頭等殺手。

關乎存亡的爭議:胎生還是蛋生

一種學術觀點認為,在漫長的恐龍時代,曾經幾次遇到大的氣候、環境變化,為什麼其他幾次沒有導致恐龍滅絕,而6500萬年的那次,就可以導致恐龍滅絕呢?如果追問這個時期與之前有什麼不同,那就是多出了哺乳類動物。難道哺乳類動物就是恐龍滅絕的原因嗎?

從個體競爭上看,成年恐龍個體的生存能力,絕不亞於成年哺乳動物個體的生存能力。大概6500萬年前的恐龍成年個體,生存能力相對於哺乳動物的成年個體還要強一些。但是,恐龍依然被哺乳動物淘汰了。最主要的因素就是生殖方式上的差別,決定了競爭雙方的命運。

哺乳動物是胎生。這相對於蛋生,是一個巨大優勢。因為,父母可以更好地保護自己的後代,原因僅僅是可以相對自由地帶著胎兒移動,躲避危險,或者獲得食物。而蛋生,就沒有這個優勢了,在孵化的那一段時間內實在不方便,對於某些非肉食恐龍還很危險。

蛋生的劣勢,在恐龍生命的某個時候是非常明顯的。恐龍產蛋以後,孵化出小恐龍是需要一段時間的,幾天,或者十幾天、幾十天。這是極大的致命缺點,恐龍之所以被哺乳動物淘汰,大概僅僅是基於這一個因素。

在這一億多年內,恐龍在進化前進,哺乳動物也同時在進化前進。在這一億多年內,哺乳動物進化速度與恐龍相比,總不佔優勢。恐龍一直是同時代的佼佼者,而哺乳動物總是默默無聞地跟著前進。也就是說在相當長的時間裡,一直是恐龍威脅恐龍,哺乳動物基本是附屬的。恐龍之間都是蛋生,因此,在這方面不會有勝利者,雖然照樣有盜蛋分子,但是這些盜蛋分子基本是恐龍,相互必然會進化出防備的辦法的,相互之間會達到一個均衡。均衡的結果就導致大家種群規模都減少了一些。

而哺乳動物在獲得某個關鍵性進化時,生存能力獲得較大前進,此時如果成為或者說依然是盜蛋分子,在與恐龍的盜蛋與保蛋的競爭進化中,恐龍是很容易被打敗的。會出現進化失衡,一方的消失就不可避免了。

而恐龍的滅絕也是哺乳動物繁盛的開始,科學家們發現哺乳動物的最大體型在6500萬年前開始急劇增長。而在大約3400萬年前的漸新世的歐亞大陸上達到頂峰,就是在這個時期,歐亞大陸上出現了高18英尺(約6米)、重17噸的類似犀牛的食草動物——無角巨犀。這種巨塔般的掠食者,以及象目的恐象,是地球上曾經存在的最大的哺乳動物。它們和那些躥行於恐龍之間的小型哺乳動物可謂是天壤之別。胎生還是蛋生,這確實是一個關乎存亡的問題。

被子植物:恐龍的致命食物

恐龍年代末期,也是被子植物和裸子植物調換統治地位的年代。地球上的裸子植物逐漸消亡,取而代之的是大量的被子植物,但是這些植物中含有裸子植物中所沒有的毒素,對於形體巨大、食量奇大的植食恐龍來說,這是致命的——大量攝入被子植物導致體內毒素積累過多。

在恐龍年代,恐龍是以裸子植物如蕨類等為食物源的,哺乳類則主要以被子植物為食物源。當時的裸子植物都很高大,被子植物則不很高,而且裸子植物是先於被子植物進化出來的。但在被子植物進化出來以後,因為被子植物的種子是有外殼保護的,所以恐龍同時代的各種動物包括鳥類雖然可以吃被子植物,但它的種子很難被消化,排除體外仍然能夠繼續發芽生長成新的植株,並且可以隨著動物的運動而散播到各地。還有很重要的一點是,被子植物一般能夠產生比裸子植物多幾個數量級的種子。

就這樣,原來處於微不足道地位的被子植物在風、動物等幫助下,逐漸擴大自己的領地,而以被子植物為食的哺乳動物也因為食物充足,種群數量和類型也在逐漸增長。裸子植物則受到兩方面的夾攻,無論是當時以裸子植物為食的動物還是具有繁殖優勢的被子植物,裸子植物在土壤爭奪和繁殖方式上都處於不可逆轉的劣勢。就這樣,若干年後裸子植物被啃食一光,只有被子植物存在下來。

恐龍體型較當時的哺乳動物要大很多,而處於恐龍食物鏈底層的植食性恐龍更是個龐然大物。在營養豐富的裸子植物很繁盛(裸子植物葉子很大)的時候,植食性恐龍或許可以不愁生計,但當矮小的被子植物入侵時,植食性恐龍的食物一下子就減少了,被子植物很難飽腹,而且還帶有一些毒素無法大量食用。此消彼長,哺乳動物可以吃繁茂的被子植物,還可以以巨大的恐龍蛋為食,但這些哺乳動物偏偏又是些小動物,連肉食性恐龍也不能拿它們當正餐填飽肚子。於是,植食性恐龍由於食物逐漸減少、恐龍蛋被偷食而逐漸越來越少,食物鏈出現問題,肉食性恐龍也被殃及池魚,龐大的恐龍家族也就只能一步步地走向消亡。

大陸漂移:恐龍的生命悲歌

1993年,美國的一些古生物學家在位於非洲國家尼日的撒哈拉大沙漠里發現了一種食肉恐龍的完整化石骨架,並把它叫做「非洲獵人」。「非洲獵人」身長將近10米,長著長長的頭骨、強有力的前肢、鋒利且能夠彎曲的爪子以及一條堅挺的長尾巴。「非洲獵人」與侏羅紀晚期異常繁盛於美國西部的躍龍非常相似。不僅如此,在同一地區還發現了好幾條蜥腳類恐龍。這種蜥腳類恐龍的牙齒呈寬的抹刀形。它們與侏羅紀晚期繁盛於北美洲西部的園頂龍很相似。

從生物學角度來說,這種進化聯繫是讓人難以理解的,相隔幾萬公里的非洲和北美洲怎麼會發現親緣關係如此接近的恐龍呢?這裡只有一種合理的解釋,那就是大陸漂移。

地質學研究證明,在恐龍生存的年代,地球上的大陸只有唯一一塊,即「泛古陸」。由於地殼變化,這塊大陸在侏羅紀發生了較大的分裂和漂移現象,最終導致環境和氣候的變化,使得恐龍因此而滅絕。

翻開漫長的地球發展簡史可知,地球上原先各自分離的各大陸板塊(歐亞板塊、南極板塊、印度板塊、澳洲板塊、非洲板塊、美洲板塊等),在中生代早期二疊紀時都聯在一起,形成一個統一「泛大陸」,其周邊為一個統一的「泛大洋」(古太平洋)所包圍,這個泛大陸被地質學家稱之為「潘加亞(Pangaea)聯合大陸。」

泛大陸形成後,原先各自分離的大陸之間的大洋消失了,這就造成許多生物生態空間的改變——縮小或者消失,生物間出現了爭奪海域空間的「戰爭」,許多弱小的生物被強大者戰勝而遭淘汰,從而走向滅亡。由於恐龍類佔據著三度空間,還有一定的生存環境可作迴旋,沒有很快被淘汰。但隨著聯合古大陸逐漸漂移靠近赤道,當時氣候乾旱而炎熱,許多湖泊、河流被蒸干或縮小,恐龍也很快喪失了棲息的樂園,不得不擁擠在少數的湖泊里。這是一件非常糟糕的事,因為它們的身體非常龐大,而頭很小,頭小嘴就小,要靠這樣小的頭和口去維持其龐大的身軀,一方面必須整天不停地覓食以維持生命,另一方面要依賴於水體來支撐笨重的身體(減輕重力)、平衡體溫,因此必須長時間地將身體浸泡在水中。

而到了侏羅紀時期,聯合古大陸開始分裂;到白堊紀晚期加速分裂,而且氣候逐漸變冷,全球海平面下降,陸地面積增大。儘管當時湖泊數量很多,但由於氣候變冷,使恐龍無處躲藏身體而舉步維艱,這便大大地影響了恐龍的繁育和生存,因此大陸漂移也就成了恐龍滅絕的重要原因。

生活在我們身邊的「恐龍」

我們知道恐龍已經在6500萬年前突然滅絕了,但如果說恐龍沒有滅種,它的一族仍然存活於世你會相信嗎?1975年,《美國科學》雜誌上發表的一篇文章聲稱:「有證明顯示恐龍從未滅絕,仍有一種族活著,這個種族我們稱之為鳥。」

這個觀點並不是第一次有人提出。早在19世紀中葉,著名博物學家赫胥黎就在英國皇家學會的一次報告中列舉出鳥類與恐龍存在35處共同解剖學特徵而率先提出了鳥類起源於恐龍的觀點。最近20年間,古生物學領域不斷發現的新的證據也支持了這個學說:科學家們興奮地發現,恐龍和鳥之間竟有著如此千絲萬縷的聯繫,叉骨、能擺動的腕骨……甚至發現有些恐龍也長有羽毛。古生物學家們不僅在身體構造方面找到諸多證據,而且還發現鳥和恐龍之間存在著行為特徵方面的相似性。比如,有些恐龍也像鳥類那樣築巢搭窩,居住其中。

我們知道,羽毛是鳥類區別於其他生物的重要特徵。因此,帶羽毛印痕恐龍化石的發現能夠為鳥類起源於恐龍的論說提供更有力的證據。

世界上公認的最原始鳥類是始祖鳥。「始祖鳥」化石最早是於1861年在德國境內發現的。它們大約生活在1.45億年前左右,長有翅膀、羽毛、爪子、牙齒和有骨尾巴。

1996年在遼寧發現了世界上第一個長羽毛的恐龍化石「中華龍鳥」,這種恐龍身上長著黑色如頭髮絲的原始羽毛,該發現在當時引起了全世界的關注。而隨後分別於1997年、1999年同樣在遼寧發現的「北票龍」及「中國鳥龍」等化石,都為說明恐龍從鱗片發展到羽毛提供了重要的信息,為解決這一爭論帶來了「曙光」,但並沒有徹底解決問題,而是使鳥類的起源和進化變得更加複雜模糊起來。鳥類的真正祖先,應該到更為古老的地層中去尋找。

經過長期的爭論,科學家們逐漸認同鳥類和恐龍屬於同一個祖先,鳥類起源於一種能夠快速奔跑的小型肉食類恐龍。但是這一假說顯然有一些薄弱環節。如果鳥類是由一類恐龍演化來的,似鳥的恐龍化石就應該大量存在於1.45億年之前,可是,在世界範圍內,卻長期缺少侏羅紀時代的似鳥類恐龍化石證據。所以,如果我們想證明史前時代的恐龍還生活在我們的身邊,那麼就還要尋找更多的恐龍化石作出科學的結論。


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