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Mar. 20 2019

如果小行星沒有撞擊地球,恐龍會自己滅亡嗎?

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  • 北美洲約6600萬年前一座氾濫平原的重建圖,霸王龍、埃德蒙頓龍(Edmontosaurus)與三角龍等恐龍漫遊其上。ILLUSTRATION BY DAVIDE BONADONN

  • 這個近乎完整的深黑色顱骨,是歐洲展出的最完整霸王龍標本,標本的個體還被取了個小名:Tristan Otto。這具標本的三百多塊骨頭中有170塊保存了下來,這具私人所有的骨骼標本極具科學價值,目前存放在德國的柏林自然博物館。這具12公尺長的化石於2010年在蒙大拿州著名的白堊紀晚期「地獄溪地層」所發掘,挖掘和準備工作歷時四年。

一篇新研究檢視恐龍在災難來臨之前的生存狀態,這或許能協助科學家更明瞭當代的氣候變遷會帶來什麼後果。

北美洲約6600萬年前一座氾濫平原的重建圖,霸王龍、埃德蒙頓龍(Edmontosaurus)與三角龍等恐龍漫遊其上。ILLUSTRATION BY DAVIDE BONADONN

6600萬年前的某一天,末日降臨,生命戛然而止,一場小行星撞擊粗暴地闔上恐龍時代的書頁。恐龍的系譜樹中只有鳥類撐過了這場磨難,恐龍身後留下的空白生態區位,給予鳥類與我們的早期哺乳類先祖機會,能夠站到生態系中的焦點位置。

那麼,如果災難沒有降臨在恐龍身上呢?牠們依然會在未經驚濤駭浪的情形下默默消亡嗎?

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或許不會。一篇新研究說,恐龍直到白堊紀末期的大規模滅絕前都還活力充沛。該研究使用對古生物學界來說屬新方法的大型模擬,成果為恐龍是否在滅絕以前就已經踏上「無可挽回的衰亡之路」這個爭議議題,帶來了最新轉折。

此外,這篇論文採用了劃時代的研究方法,能夠幫助我們更加瞭解過去的環境動盪,而且對於當代氣候變遷的可能發展,也提供了更詳實的細節。

「研究結果除了提到了恐龍衰亡的完整故事,也提供了與先前研究相反的意見,因此非常重要。而且我們一直在設計且應用新方法,這點很棒。這件事就是這麼多面向。」古生物學家阿爾菲奧.基亞雷札(Alfio Alessandro Chiarenza)說,他是倫敦帝國學院的博士生,也是這篇3月初發表在《自然通訊》期刊上的研究第一作者。

化石沒說完的演化史

看一遍迪士尼1940年出版的電影《幻想曲》,你就能大概知道古生物學家曾經認為恐龍是怎麼滅絕的。片中,我們熟悉的物種在蒼鬱的沼澤地繁衍興旺,但最後卻被更加險惡的氣候擊潰。那個版本在1980年更動了,當時阿爾瓦雷茨父子(Walter and Luis Alvarez)論述事情並不是恐龍直直穿過沙漠走向死亡那麼單純,地質與化石證據共同顯示出恐龍王朝因毀滅性的小行星撞擊而終結。

數年以後,科學家在墨西哥岸邊找到鐵證:撞擊導致的隕石坑遺跡。從此以後,大多數古生物學家都同意小行星得為恐龍的殞落承擔大部分責任。

話又說回來,如果小行星沒有撞擊地球的話,又會是什麼光景?科學家對此爭論不休。由於化石紀錄殘缺不全的性質,這個問題很難得到確切答案。生物的身軀必須要在恰好的環境條件下,才能在掩埋的狀態下,與外界隔離夠久形成化石。因此,從化石道出生命的歷史,就像手中只有一頁殘存手稿的碎片,卻要從中重建出史詩情節一樣。如果手稿的紙張碎裂,或墨跡褪去,那該怎麼辦?

因此,古生物學家在統計古代的物種數量時,必須考慮化石紀錄的樣本偏差。當你看向初步計算結果,會發現北美洲西部的恐龍物種總數在白堊紀的最後1700萬年間看似減少了。這樣的數字顯示恐龍在小行星襲來之際已日薄西山。

然而馬斯垂克階(Maastrichtian stage)這個更接近大規模滅絕的時期,卻尚未出土足夠的化石以提供更詳細的資訊。已經有許多研究試圖處理這樣的樣本偏差,他們的研究發現,直到恐龍嚥下最後一口氣為止,北美西部的恐龍多樣性維持穩定,甚至持續增加。由此看來,恐龍過得很好,直到突然遭遇不測為止。

這股新興的共識在2016年遭受打擊,當時英國雷丁大學的生物學家坂本學(Manabu Sakamoto)發表了一篇論文,聲稱在大滅絕的數千萬年前,恐龍物種消失的速度比新物種出現的速度還要快。依照這幅圖像加上全球的恐龍系譜樹看來,有些恐龍家族的全盛時期,早在小行星末日來臨前就已逝去。

坂本的研究並不能直接拿來和其他研究比較,因為他研究的時間尺度較長。然而,他的論文又再次為爭論之火添上燃料。

大數據看古生物學

為了解決大問題,最好能有大型資料庫,而過去數十年來,古生物學家都在嘗試建立記錄化石總數的巨型公開資料庫。現在,新一代具備電腦技能的古生物學家,有能力以前所未見的方式劃分遠古世界,並由此獲取全球尺度的新洞見。

「我們身處在大數據與資料科學的時代,對吧?」坂本說:「你如果想做這種宏觀的研究與主張,就需要以大數據為根據,所以資料庫至關重要。」

如果在你的想像中,以資料庫為基礎的古生物學像是《侏羅紀公園》和《駭客任務》的綜合體,那你可就大錯特錯了。這是件瑣碎的差事,要細細檢視、再重新檢視存有成千上百萬筆資料的資料庫。

「我們在這種事情上花了好幾年,日復一日建立失敗的模型、執行失敗的測試、清理資料,如果我再看到『馬斯垂克』被拼錯一次,我就要發瘋了!」古生物學家艾瑪.鄧恩(Emma Dunne)說,她是英國伯明罕大學的博士班學生,以氣候模型研究恐龍的演化起源。「但是很值得。這超級有趣的。」

基亞雷札經歷了相似的過程。他只是想研究恐龍,可是為了解答他的疑問,他必須學習各式各樣的領域,從地球系統模型到最先進的生態學都包含在內。

為了這篇新研究,他先將古地球地形的高解析模型和最新的氣候模型結合,科學家也用這樣的氣候模型來瞭解人類對現今氣候造成的影響。他和同事接著在這片古代地圖上畫出恐龍化石的出土地點,尤其聚焦於三類恐龍:暴龍、以三角龍為代表的角龍和鴨嘴龍。

研究人員先以大型資料集訓練演算法,由此在恐龍群體與特定地形和氣候間做出連結。掌握這些棲地模型以後,基亞雷札的團隊可以將分析範圍跨大至整個北美洲,並且推算哪些地區裡論上適合恐龍居住。他們的模型顯示,直到白堊紀末期,北美洲大部分地區應該還是很適合恐龍生活。

與此同時,研究人員建模分析這個區域中的何處最可能形成恐龍化石。他們模擬沉積物從初生的洛磯山脈流進曾經覆蓋北美洲西半部分地區的海道。隨著白堊紀終結,海道也萎縮了,保存化石所需的沉積物總量也一併減少了。

根據他們的結果,基亞雷札和同事提出論述:北美洲西部的恐龍數量顯著衰退,並不是因為演化機制想把恐龍的戲分砍掉,而是因為地質這名記錄者太過懶散。

↑↑↑↑↑這個星球上應該沒有其他生物能像恐龍那樣在我們心中產生如此多的恐懼和敬畏。最早的恐龍出現在約2.45億年前的三疊紀,但在大約6600萬年前,絕大多數恐龍消失了,但有些恐龍物種卻倖存了下來......

 

一顆隕石扭轉一切

雖然爭論勢必會繼續進行,基亞雷札的研究和其他未能顯示恐龍數量曾長期衰退的研究站在同一陣線。2018年,由博士生克拉拉.諾頓(Klara Nordén)主導的研究發現,根據白堊紀晚期的草食性恐龍牙齒判斷,當時的生態多樣性和以前一樣豐富。

「這和我們已經從其他證據得知的事實相當吻合。」她說。

此外,由於基亞雷札的模型可以模擬恐龍對氣候的反應,他的研究能夠讓其他研究人員拆解出究竟是什麼東西殺了恐龍;科學家可以在模型中丟進一顆模擬的小行星或一座超級火山,然後觀察對恐龍棲地的影響。基亞雷札現在正在研究這個問題。同樣地,研究人員也可以利用這個模型來細究過去氣候變化的實例,以探討棲地會如何反應,以及正在發生的氣候變遷可能會帶來什麼後果。

「這類型的技術非常寶貴,它能提供基礎,讓我們了解人為的全球暖化可能會迫使我們面對哪些改變。」保羅.巴雷特(Paul Barrett)說,他是倫敦自然史博物館的古生物學家,並沒有參與研究。

英國愛丁堡大學的古生物學家史蒂夫.布魯薩特(Steve Brusatte)補充說明,這篇研究非常清楚地指向小行星才是造成恐龍滅絕的原因。而且他也指出,該研究提點出如果沒發生那場突如其來的災難,事情本來會如何。

「這篇論文最感人的地方在於,非常清楚地說明了當時還有豐富的潛在生態區位可以供恐龍生活,但可惜的是恐龍就是不在那裡,因為小行星把牠們殺光了。」他說。「你大概能悲傷地意會到恐龍本來可以過得怎樣。」

 

延伸閱讀>>從繽紛恐龍蛋看牠們如何「為龍父母」 / 人類為何無法招架紫外線?原因可能得從恐龍時代說起

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