恐龍在驚人的短時間內進化

一項新的研究發現，恐龍從其爬行動物祖先——早期恐龍形態類進化而來所用的時間不到 500 萬年。

這一發現改變了恐龍和早期恐龍形態類之間的時間線。到目前為止，研究人員認為早期恐龍形態類進化成恐龍至少需要 1000 萬到 1500 萬年。

“這確實縮小了早期恐龍形態類出現和第一批恐龍出現之間的時間間隔，”該研究的共同研究員、猶他大學古生物學家、猶他州自然歷史博物館古生物學館長蘭德爾·伊爾米斯說。“現在，早期恐龍形態類出現和第一批恐龍出現之間的時間間隔不再是 1000 萬或 1500 萬年，而是隻有 500 萬年。”[檢視阿根廷早期恐龍形態類遺址的照片]

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早期恐龍形態類與恐龍非常相似，只是有一些關鍵特徵不同。例如，恐龍有一個可以輕鬆旋轉的髖關節球窩，以及額外的骶椎（脊柱末端的椎骨），這有助於加強髖部。這使得恐龍能夠發展出更強壯的腿部肌肉，這與它們向前鉸接的腳一起，幫助它們比競爭對手跑得更快。它們還在頭骨上長出一個額外的孔，這讓它們在劇烈運動後能夠降溫。

伊爾米斯說，儘管古生物學家之前已經研究過這些前輩，但他們仍然不確定包含早期恐龍形態類化石的岩石的年代。他和他的同事們對此事進行了更仔細的研究，調查了阿根廷西北部的查尼亞雷斯組，該地點以含有早期恐龍形態類和早期恐龍的化石而聞名。

研究人員依靠一種叫做鋯石的方便礦物來幫助他們確定含有早期恐龍形態類的岩層的年代。當鋯石晶體形成時，它們會捕獲放射性元素鈾。隨著時間的推移，鈾會衰變成鉛。

伊爾米斯告訴《生命科學》：“我們知道鈾衰變成鉛的確切速率。”透過測量鈾鉛比，研究人員可以確定鋯石晶體形成的時間。

然而，鋯石並非存在於所有岩石中。因此，研究人員尋找火山灰，這種礦物在火山灰中更常見。幸運的是，他們在含有早期恐龍形態類的岩層中發現了鋯石晶體。科學家們從該岩層以及其上方的較年輕岩層中採集了樣本，以便為這一發現劃定範圍。

岩石年代測定
伊爾米斯說，研究人員將岩石樣本壓碎，以便分離出像沙粒一樣小的鋯石晶體。然後，科學家們使用質譜儀分析了每個樣本中約 20 個鋯石晶體，質譜儀是一種根據質量和濃度分離元素和同位素（元素的變體）的儀器，研究人員說。

更重要的是，鋯石晶體包含一個有用的交叉檢查：它們具有以不同速率衰變的不同鈾同位素，“如果我們所有的結果都一致，我們就有相當大的信心我們得到了正確的年齡，”伊爾米斯說。

結果表明，該岩層距今 2.34 億年至 2.36 億年，來自晚三疊世，他說，這意味著該岩層中的早期恐龍形態類與該岩層的年代相同。伊爾米斯說，這個新的年代比之前認為的年輕 500 萬至 1000 萬年。

恐龍可能進化得很快（從地質學角度來說），但伊爾米斯說，它們似乎是以平穩而漸進的方式統治了古代地球。也就是說，它們並沒有突然從早期的恐龍形態類親戚手中奪取權力。

伊爾米斯說：“當我們觀察第一批恐龍形態類的生態系統和第一批恐龍的生態系統時，有趣的是，我們沒有看到生態系統的構成方式有太大差異。”“你似乎沒有看到恐龍出現並立即接管一切。”

他補充說，“這確實強調了第一批恐龍並沒有什麼特別之處。它們與早期的恐龍形態類親戚非常相似，可能做著非常相似的事情。”[圖片庫：25 種驚人的古代生物]

恐龍向前發展
伊爾米斯說，在恐龍出現後，一些恐龍形態類又持續存在了 2000 萬年。但伊爾米斯說，恐龍的適應性在長期來看似乎是有利的。伊爾米斯說，這些變化幫助恐龍繁榮發展，直到 6 英里長（10 公里）的小行星在 6600 萬年前將它們消滅。

但研究人員指出，恐龍花了一段時間才遍佈全球。恐龍直到晚三疊世，大約 2.15 億年前才統治中高緯度地區，如今天的阿根廷、巴西和南非。恐龍甚至花了更長時間才統治較低緯度地區，如今天的北美西部和東部，這些地區在當時更靠近赤道，伊爾米斯說。

羅文大學地球與環境學院院長、古生物學和地質學教授肯尼斯·拉科瓦拉說，這項新研究是“一項紮實的研究”，他沒有參與這項研究。

拉科瓦拉說：“故事是，從（早期）恐龍形態類到恐龍，動物群經歷了非常快速的進化和非常快速的優勢地位的取得。”它表明“成為恐龍真的是一個好主意。它確實有效。它使它們能夠勝過那些不像恐龍的生物。如果你把鳥類也包括在內，那麼成為恐龍仍然是一件非常好的事情。”

該研究結果於今天（12 月 7 日）線上發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上。

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