意大利著名物理学家安东尼奥-齐基基最近提出,造成恐龙大绝灭的原因很可能是大规模的海底火山爆发。
齐基基教授认为,白垩纪末期,地球上在海洋底下发生了一系列大规模的火山爆发,从而,影响了海水的热平衡,并进而引起了陆地气候的变化,因此影响了需要大量食物维生的恐龙等动物的生存。他的理由是,现代海底火山爆发对海洋和大气产生的影响是众所周知的,只是其影响程度比起6500万年前发生的海底火山爆发的程度小多了。
齐基基教授认为,过去,科学界对海底火山爆发的情况了解得很少,现在需要对这种严重影响地球环境的现象进行深入的研究。他举例说,格陵兰过去曾经生长着茂密的植被,但是当全球性的海洋水温平衡变化以后,寒冷的洋流改变流向后经过了格陵兰,从此把这个大大的岛屿变成了冰雪覆盖的大地。这是海洋水温平衡变化对气候产生巨大影响的一个典型实例。海底火山活动是影响海洋水温平衡变化的一个重要因素。因此,齐基基教授认为应该将海底火山的大规模爆发引起的海洋水温平衡变化作为研究恐龙绝灭问题的一个重要参考因素。
繁殖受挫理论及其证据
目前已经在世界上许多地方陆续发现了古老爬行类的蛋化石,尤其是恐龙的蛋化石。按照形态结构,可以把恐龙蛋分为短圆蛋、椭圆蛋和长形蛋等种类。恐龙蛋的大小变化范围很大,蛋壳厚度及其内外部“纹饰”、蛋壳结构及其壳层中的椎状层和柱状层比例变化范围都存在不同的差异。为了深入开展恐龙蛋内部特征的研究,科学家已经采用了很新的技术和多种方法,如扫描电子显微镜,x射线衍射仪,偏光显微镜,CT扫描仪等等。近年来,我国科学家首次采用医疗CT技术对山东莱阳出土的恐龙蛋化石进行了无损伤内部结构特征的研究,发现了山东莱阳的一些恐龙蛋化石具有其他方法无法观察到的恐龙胚胎。
莱阳恐龙蛋
山东莱阳恐龙蛋化石颜色为灰黑色,外形椭圆,一端较钝,一端较尖,最大长径98毫米,最大横径70毫米,最小横径60毫米。蛋壳表面粗糙,有少量裂纹。发掘过程中,有少量蛋壳脱落,蛋壳表面粘有少量褐红色粉砂质泥岩。蛋壳厚度为2-3毫米。采用GE9800医疗全身CT扫描机进行横断扫描,可清晰地区分出卵壳、卵蛋白和卵黄的轮廓和位置,还可以观察到一些非常完好的原肠期胚盘。胚盘位于蛋的较突起的一侧,靠近蛋壳的卵蛋白边缘处,长约80毫米,粗约8毫米。
对这些恐龙蛋的深入研究使研究者相信,恐龙的灭绝与它们的繁殖受挫有关。而繁殖受挫的表现就是大量的恐龙蛋的孵化出现了问题。
依据原生层位中产出的恐龙蛋,有证据表明恐龙有成窝排卵的习性,少则十来枚,多则几十个。这种高产蛋率是以量取胜来保证其正常的孵化数量和维持正常的幼仔存活数量的生态策略,在生态学上叫做r选择策略。
就恐龙自身遗传特征来说,要考虑到种群的单一性。大型素食恐龙大多生活在植被茂盛的水源地附近,繁殖地也不会远离其生活区域,庞大的躯体和对水体的依赖使它们不便于做长距离的迁徙,在相对稳定和有利的环境条件下,它们也没有必要进行远距离的迁徙。这样,久而久之必然导致这样的恐龙种群杂交机会的减少,结果使种群纯化,形成很多地方性属种。这方面可以从古生物学研究找到证据。种群的纯化在某种程度上降低了卵的孵化率。恐龙产蛋时的年龄过小或过大都不利于卵的孵化,身体的健康情况同样对孵化率有影响。
就恐龙蛋本身而言,太重或太轻都不利于孵化。由于蛋的体积与其重量成正比,因此同一恐龙物种过大或过小的蛋都不利于孵化。所以,同种蛋的大小变化范围大的其孵化率必然低于大小变化范围小的蛋。就短圆蛋和长形蛋而言,短圆蛋大小变化范围比长形蛋的要小,单就这一点来看,长形蛋的孵化率应低于短圆蛋。当然产长形蛋的恐龙可以靠提高产蛋率或改善蛋壳结构等方式来弥补这方面的不足。但是不管是短圆蛋还是长形蛋,蛋形均是影响孵化率的又一因素,过长或过圆的蛋孵化率都不高。从山东莱阳的恐龙蛋来看,似乎或多或少均出现了上述问题。
蛋壳厚度是影响孵化率的又一重要因素。同类蛋的蛋壳厚度一般都有一定的变化范围,如短圆蛋的蛋壳厚度较大,大约为2毫米。但是莱阳发现的短圆蛋中,出土于下部层位的蛋壳厚度大,上部层位的蛋壳厚度明显减小。而长形蛋的平均蛋壳厚度是0.9到2.0毫米,比短圆蛋薄。蛋壳过薄或过厚都不利于孵化。现有资料表明,在地层中随着层位自下而上恐龙蛋蛋壳逐渐变薄的现象不仅见于莱阳,也见于我国其他地区和欧洲。有一些蛋壳薄得不到1毫米,尤其是晚白垩世晚期薄壳蛋更是多见。这样的蛋很难保证正常的孵化。因此,到了晚白垩世晚期恐龙绝灭之时大量的恐龙蛋没有孵化是可以肯定的。
蛋的内部品质对孵化率也有重要影响,大多数爬行动物繁殖上与鸟不同,父母不能主动地用自己的体温来孵卵,而是主要依赖于太阳所提供的热能,其孵化过程还要受到温度和湿度等环境因素的影响。根据原生层位恐龙蛋化石埋藏情况看,当时在恐龙蛋被产出之后,地层一般均接受了连续的沉积而没有见到后期搅动和搬运的痕迹,这样的迹象表明恐龙产蛋后很可能像鳄鱼等爬行动物那样用周围的沙土把蛋覆盖好,保持其免受污染或侵害,然后只能任凭环境的控制使但进入孵化阶段。根据对山东莱阳恐龙蛋进行的CT扫描的观察,似乎看不到气室的存在。气室的存在及大小可以表明产蛋时间的长短。没有气室的蛋化石说明这些蛋产下不久就停止了孵化过程而死亡了,然后即进入了变成化石的石化阶段。
所有上述现象均表明,晚白垩世晚期的恐龙在蛋的孵化中发生了严重的问题,因而造成了恐龙繁殖受挫。这些恐龙蛋的研究者据此认为,这种繁殖受挫很可能是恐龙灭绝的根本原因。
大气成分变化论
乌龟
白垩纪末期的恐龙大绝灭是生物历史上的一个千古之迷,科学家提出了一个又一个的理论来试图解释其原因,但是至今没有一个让所有人都能够接受的定论。较为流行的的说法是小行星撞击地球引起的灾难导致了恐龙的灭绝,但是这一理论并不完善。因为恐龙是当时地球上最成功的动物,其丰富的多样性更是表现得大小不等、形态各异、生活方式也是多种多样。如果是小行星撞击造成的灾难引起了恐龙的灭绝,那么为什么乌龟、鳄鱼和蜥蜴这些与恐龙有着密切的亲缘关系的爬行动物能够度过劫难而一直生存的现在呢?这不能不促使人们再去寻找其它的思路来分析恐龙绝灭的原因。
鳄鱼
现代科学分析使我们了解到,在地球刚刚形成的遥远年代里,空气中基本上没有氧气,二氧化碳的含量却很高。后来,随着自养生物的出现,光合作用开始了消耗二氧化碳和制造氧气的过程,从而改变了地球上的大气环境。同时,二氧化碳一方面通过生物的固定以煤、石油沉积在地层里,另一方面也通过有机或无机的过程以各类碳酸盐的形式沉积下来。这种沉积是一直进行的。
有证据表明,恐龙生活的中生代二氧化碳的浓度很高,而其后的新生代二氧化碳的浓度却较低。这种大气成分的变化是否与恐龙灭绝有关呢?
蜥蜴
众所周知,每种生物都需要在适当的环境里才能够正常地生活,环境的变化常常能够导致一个物种的兴衰。当环境有利于这一物种时,它就会兴旺发展;反之,则会衰落甚至绝灭。环境因素包括温度、水等因素,还包括大气的成份。那么,大气成份的变化会不会影响生物的生活呢?答案是肯定的。例如,人处在二氧化碳浓度较高的环境下会有生命危险,而有些动物甚至比人对二氧化碳的浓度变化更为敏感。
恐龙生活的中生代,大气中的二氧化碳的含量较高,说明恐龙很适应于高二氧化碳浓度的大气环境。也许只有在那种大气环境中,它们才能很好的生活。当时,尽管哺乳动物也已经出现,但是它们始终没有得到大发展,也许这正是由于大气成分以及其它环境对它们并不十分有利,因此它们在中生代一直处于弱小的地位,发展缓慢。随着时间推移,到了白垩纪之末,大气环境发生了巨大的变化,二氧化碳的含量降低,氧气的含量增加,这种对恐龙不利的环境可能体现在两个方面:1、恐龙的身体发生了不适,在新的环境下,很容易得病,而且疾病会象瘟疫一样蔓延。2、新的大气环境更适于哺乳动物的生存,哺乳动物成为更先进、适应性更强的竞争者。在这两种因素的作用下,恐龙最终灭绝了。而那些孑遗的爬行动物则是少数既能适应旧环境,又能适应新环境的少数爬行动物物种。
因此,对于恐龙绝灭来说,小行星的撞击也许起了一定作用,但看来并非是最关键的因素。
大气成分变化造成恐龙灭绝这一理论有两个出发点,一个是中生代的大气成份与现代不同。现代科学已能证明这一点。另一个是每种生物需要合适的大气环境才能生存。现代科学也不难对此进行验证。
远古时代的大气中几乎没有氧气,而二氧化碳的含量很高。后来由于生物的出现,在光合作用下大气中二氧化碳的含量逐渐减少、氧的含量逐渐增加的这一过程也许可以解释生物进化史中的很多现象。例如寒武纪的生命大爆发,这也是进化史中的一个难解之迷。大气成份变化也可以对此作出解释,因为动物不能直接利用无机物进行光合作用,它的起源落后于植物的起源,必须发生于大气中的氧含量达到相当的程度时。因此,寒武纪的生命大爆发必须以大气中的氧气含量已经达到了一定程度做保障,而这一点已经被科学所证明。
责编:鞠培峰

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