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【組圖】揭秘千古之謎 恐龍滅亡的7種觀點
来源:博一恐龙工厂
  免疫缺陷  

  一些科學家認為,目前關於恐龍絕滅的理論多強調了外因,如小行星撞擊、宇宙事件、地球臭氧層破壞、大規模火山群爆發、氣候巨變、等等,這些外因論最無法解決的問題就是,畢竟有許多與恐龍同時代的生物種類為什麼卻沒有滅絕?它們所賴以生存的生態環境、食物鏈在大滅絕之前與恐龍的並沒有什麼截然的不同,然而它們不僅躲過了這場劫難,而且還演化出了今天這樣豐富多彩的生物世界。這種情況使得一些科學家考慮,造成恐龍滅絕更直接的原因恐怕還是恐龍自身的問題,比如說,大多數恐龍的巨大身軀與冷血的性質很可能與它們的滅絕有關。

  在引起某一生物家族大規模死亡的諸多可能因素中,新的烈性傳染病是一種特別值得關注的因素。現代某種病原生物引起特定的養殖業出現絕產的現象是時有發生的,而人類免疫缺陷對人類自身的危害也是眾所周知的。當野生動物遇到類似的病魔時對其種群的災難性破壞同樣不可避免。從這個角度來考慮,恐龍絕滅有烈性傳染性疾病的流行做背景的可能性是存在的。而且,由於微生物是造成傳染病流行的主要原因,而生態環境的變化又最容易引起它們的變異,因而,即使恐龍的滅絕由災變引起,那麼其機制也極有可能是通過病原生物的變異造成恐龍免疫機能的失效而實現。

  生物之間相互作用引起的生死存亡始終是生物進化史上物種更迭的重要原因之一。面對病原生物的威脅,動物的抗感染能力對其存亡是至關重要的。現代生物學已經証明,脊椎動物的抗感染功能主要由兩部分構成,其一,是天然的防御(免疫學上稱為非特異性免疫)系統,包括由皮膚、粘膜、血液等構成的外部和內部屏障,以及各種吞噬細胞和體液中能夠殺滅病原物的因子等。這道天然的防御系統在起源上非常古老。其二,是特異性的免疫系統,主要由可識別特異性抗原的免疫活性細胞構成。這道特異性的免疫系統是動物進化到脊椎動物以后才出現的新的功能系統,到了哺乳動物和鳥類才達到較為完善的程度。

  雖然目前還無法直接了解恐龍的免疫系統功能狀況,但是通過比較生物學的方法,科學家還是可以推測有關的情況。烏龜、蜥蜴等與恐龍同屬於爬行類的現代動物的免疫系統是很不完善的,它們體內沒有完整的淋巴管道,也沒有淋巴結,而且胸腺這一僅有的免疫器官也不很發育,一般沒有皮質和髓質的明顯分化。鳥類在胸腺組織分化不明顯這一點上與爬行類相似,這也是二者具有較近的親緣關系的一個佐証。但是鳥類其它的免疫器官卻很發達,其免疫功能大大強於爬行類。爬行類體液中的抗體缺乏多樣性,不可能勝任全面應付千差萬別的各種病原生物的特異性免疫工作。另外,爬行動物的冷血性質在某種程度上也限制了免疫細胞的增殖速度,因此它們很難適應不同病菌的侵襲。現代生存的冷血脊椎動物的免疫系統在抗感染方面的效應較為有限,它們一般主要靠天然防御系統去非特異性地抵抗病原生物的侵襲,並在某些方面功能有所加強,例如鯊魚有角鯊胺、青蛙有麥格寧等高效防御?,可以使細菌結構破壞,從而彌補了免疫系統方面的缺陷,保証了種群的延續。但是這種強化因素依然無法與哺乳動物體內完善的特異性免疫系統相比美。

  作為已經絕滅的爬行動物的典型代表,恐龍的免疫系統肯定是不很完善的,如果它們的天然防御系統功能又不很強的話,如果遭遇到其防御系統無法克制的病原生物的侵襲后果肯定不堪設想。

  因此,有些科學家推測,在白堊紀末期,由於某種原因(可能是災變)造成了地球上忽然演化出了多種可突破一般動物防御系統的新型病原生物,造成了疾病大流行,恐龍等大量免疫系統有缺陷的動物因無法抵御而滅絕了。結果,冷血動物中隻有一些天然防御系統強化的種類得以度過了劫難,而溫血的鳥類和哺乳類則因為擁有了完善而高效的免疫系統就更容易避免惡運,並借此在后來的新生代裡脫穎而出,成為了地球上新的主導動物。

  彗星撞擊論

  這個關於恐龍滅絕原因的假說認為造成白堊紀末期大劫難的凶手不是小行星而是彗星。一些科學家認為,太陽有一個圍繞著它旋轉的伴星,每隔2000萬年到3000萬年,這顆伴星就會轉到離某些大型的彗星很近的位置。這些巨大的彗星受到這個伴星引力的干擾就很可能在太陽系內產生幾萬都次的彗星風暴,其中的一些彗星風暴襲擊了地球。因此,地球每隔2600萬年到3000萬年就會遭到一次洗劫,地球上的生物也就每隔2600萬年到3000萬年的時間發生一次大的絕滅事件,恐龍的滅絕不過是這種周期性的滅絕中的一次而已。

  具體到恐龍滅絕事件來說,不同的科學家認為彗星撞擊地球的后果是不同的。美國科學家安德斯認為,撞擊的結果是產生了一個溫度高達3000度的大火球,這個大火球迅速地向外擴展,造成了北美洲和亞洲的森林大火,把生物都燒成了灰燼。安德斯提出這樣的假說的依據是他在6500萬年前的沉積物中發現了比其它岩層裡高出1萬倍的碳灰成分。

  華裔瑞士科學家許靖華則認為,這次彗星撞擊給地球生命造成的毀滅性打擊比僅僅是恐龍的滅絕要嚴重得多。這次彗星撞擊形成的大爆炸能量之大引起了全球性的塵埃遮日,有毒物質污染了整個地球生態系統,使得地球整個的海洋變成了一個死劫海洋,同時,爆炸后一些化合物在空氣中與水蒸氣相溶並形成了滂沱的酸雨,進一步地破壞了地球的生態系統,最終造成的結果是包括恐龍在內的大量生物物種的滅絕。

  那麼許靖華教授是如何得出他的這種理論的呢?他的科學根據是什麼呢?這正是我們“恐龍博物館”在“學學科學過程和科學方法——地質學家是怎樣得出‘彗星撞擊論’的?”那個欄目裡正在一步步地向大家介紹的,請繼續關注那個欄目吧

  繁殖受挫理論及其証據

  目前已經在世界上許多地方陸續發現了古老爬行類的蛋化石,尤其是恐龍的蛋化石。按照形態結構,可以把恐龍蛋分為短圓蛋、橢圓蛋和長形蛋等種類。恐龍蛋的大小變化范圍很大,蛋殼厚度及其內外部“紋飾”、蛋殼結構及其殼層中的椎狀層和柱狀層比例變化范圍都存在不同的差異。為了深入開展恐龍蛋內部特征的研究,科學家已經採用了很新的技術和多種方法,如掃描電子顯微鏡,x射線衍射儀,偏光顯微鏡,CT掃描儀等等。近年來,我國科學家首次採用醫療CT技術對山東萊陽出土的恐龍蛋化石進行了無損傷內部結構特征的研究,發現了山東萊陽的一些恐龍蛋化石具有其他方法無法觀察到的恐龍胚胎。

  萊陽恐龍蛋

  山東萊陽恐龍蛋化石顏色為灰黑色,外形橢圓,一端較鈍,一端較尖,最大長徑98毫米,最大橫徑70毫米,最小橫徑60毫米。蛋殼表面粗糙,有少量裂紋。發掘過程中,有少量蛋殼脫落,蛋殼表面粘有少量褐紅色粉砂質泥岩。蛋殼厚度為2-3毫米。採用GE9800醫療全身CT掃描機進行橫斷掃描,可清晰地區分出卵殼、卵蛋白和卵黃的輪廓和位置,還可以觀察到一些非常完好的原腸期胚盤。胚盤位於蛋的較突起的一側,靠近蛋殼的卵蛋白邊緣處,長約80毫米,粗約8毫米。

  對這些恐龍蛋的深入研究使研究者相信,恐龍的滅絕與它們的繁殖受挫有關。而繁殖受挫的表現就是大量的恐龍蛋的孵化出現了問題。

  依據原生層位中產出的恐龍蛋,有証據表明恐龍有成窩排卵的習性,少則十來枚,多則幾十個。這種高產蛋率是以量取勝來保証其正常的孵化數量和維持正常的幼仔存活數量的生態策略,在生態學上叫做r選擇策略。

  就恐龍自身遺傳特征來說,要考慮到種群的單一性。大型素食恐龍大多生活在植被茂盛的水源地附近,繁殖地也不會遠離其生活區域,龐大的軀體和對水體的依賴使它們不便於做長距離的遷徙,在相對穩定和有利的環境條件下,它們也沒有必要進行遠距離的遷徙。這樣,久而久之必然導致這樣的恐龍種群雜交機會的減少,結果使種群純化,形成很多地方性屬種。這方面可以從古生物學研究找到証據。種群的純化在某種程度上降低了卵的孵化率。恐龍產蛋時的年齡過小或過大都不利於卵的孵化,身體的健康情況同樣對孵化率有影響。

  就恐龍蛋本身而言,太重或太輕都不利於孵化。由於蛋的體積與其重量成正比,因此同一恐龍物種過大或過小的蛋都不利於孵化。所以,同種蛋的大小變化范圍大的其孵化率必然低於大小變化范圍小的蛋。就短圓蛋和長形蛋而言,短圓蛋大小變化范圍比長形蛋的要小,單就這一點來看,長形蛋的孵化率應低於短圓蛋。當然產長形蛋的恐龍可以靠提高產蛋率或改善蛋殼結構等方式來彌補這方面的不足。但是不管是短圓蛋還是長形蛋,蛋形均是影響孵化率的又一因素,過長或過圓的蛋孵化率都不高。從山東萊陽的恐龍蛋來看,似乎或多或少均出現了上述問題。

  蛋殼厚度是影響孵化率的又一重要因素。同類蛋的蛋殼厚度一般都有一定的變化范圍,如短圓蛋的蛋殼厚度較大,大約為2毫米。但是萊陽發現的短圓蛋中,出土於下部層位的蛋殼厚度大,上部層位的蛋殼厚度明顯減小。而長形蛋的平均蛋殼厚度是0.9到2.0毫米,比短圓蛋薄。蛋殼過薄或過厚都不利於孵化。現有資料表明,在地層中隨著層位自下而上恐龍蛋蛋殼逐漸變薄的現象不僅見於萊陽,也見於我國其他地區和歐洲。有一些蛋殼薄得不到1毫米,尤其是晚白堊世晚期薄殼蛋更是多見。這樣的蛋很難保証正常的孵化。因此,到了晚白堊世晚期恐龍絕滅之時大量的恐龍蛋沒有孵化是可以肯定的。

  蛋的內部品質對孵化率也有重要影響,大多數爬行動物繁殖上與鳥不同,父母不能主動地用自己的體溫來孵卵,而是主要依賴於太陽所提供的熱能,其孵化過程還要受到溫度和濕度等環境因素的影響。根據原生層位恐龍蛋化石埋藏情況看,當時在恐龍蛋被產出之后,地層一般均接受了連續的沉積而沒有見到后期攪動和搬運的痕跡,這樣的跡象表明恐龍產蛋后很可能像鱷魚等爬行動物那樣用周圍的沙土把蛋覆蓋好,保持其免受污染或侵害,然后隻能任憑環境的控制使但進入孵化階段。根據對山東萊陽恐龍蛋進行的CT掃描的觀察,似乎看不到氣室的存在。氣室的存在及大小可以表明產蛋時間的長短。沒有氣室的蛋化石說明這些蛋產下不久就停止了孵化過程而死亡了,然后即進入了變成化石的石化階段。

  所有上述現象均表明,晚白堊世晚期的恐龍在蛋的孵化中發生了嚴重的問題,因而造成了恐龍繁殖受挫。這些恐龍蛋的研究者據此認為,這種繁殖受挫很可能是恐龍滅絕的根本原因。

  氣候驟變論

  根據深海地質鑽探得到的資料,一些科學家認為在6500萬年前的地球上的氣候發生了異常的變化,溫度忽然升高。這種變化使恐龍等散熱能力較弱的變溫動物無法很好地適應環境,引起其身體中的內分泌系統紊亂,尤其是造成雄性個體的生殖系統嚴重損壞。結果,恐龍無法繁殖后代,從而走向了最終的絕滅。

  還有一種理論,雖然同樣是認為氣候驟變引起恐龍絕滅,但是推測的過程卻不一樣。這一派學者認為,在距今大約7000萬年前,北冰洋與其它大洋之間被陸地完全隔開,並在最后的日子裡那咸咸的海水因各種因素的作用漸漸地變成了淡水。到了距今6500萬年前,分隔北冰洋與其它大洋的“堤岸”突然發生了決口。大量因淡化而變輕的北冰洋的水流入其它大洋。由於北冰洋的水溫度很低,這些“外溢”的冷水形成了一層冷流,使得地球大洋的海水溫度迅速地下降了大約20度。海洋溫度的下降又嚴重影響了大陸氣候,使大陸上空的空氣變冷。同時,空氣中的水蒸氣含量也迅速減少,引起了陸地上普遍的干旱。陸地上的這些氣候變化產生的綜合結構就是,恐龍滅絕了。

  氣候驟變造成恐龍絕滅的一條可能的途徑是嚴重影響恐龍的卵。一些科學家發現,在恐龍滅絕之前的白堊紀末期,恐龍蛋的蛋殼有變薄的趨勢,說明在恐龍大絕滅之前有氣候急劇變化造成的作用。我國的一些古生物學家也發現,在一些化石地點產出的恐龍蛋中,臨近絕滅時期的那些恐龍蛋蛋殼上的氣孔比其它時期的恐龍蛋蛋殼中的氣孔要少,這很可能與氣候變得寒冷干燥有關。

  大氣成分變化論

  白堊紀末期的恐龍大絕滅是生物歷史上的一個千古之迷,科學家提出了一個又一個的理論來試圖解釋其原因,但是至今沒有一個讓所有人都能夠接受的定論。較為流行的的說法是小行星撞擊地球引起的災難導致了恐龍的滅絕,但是這一理論並不完善。因為恐龍是當時地球上最成功的動物,其豐富的多樣性更是表現得大小不等、形態各異、生活方式也是多種多樣。如果是小行星撞擊造成的災難引起了恐龍的滅絕,那麼為什麼烏龜、鱷魚和蜥蜴這些與恐龍有著密切的親緣關系的爬行動物能夠度過劫難而一直生存的現在呢?這不能不促使人們再去尋找其它的思路來分析恐龍絕滅的原因。

  鱷魚

  現代科學分析使我們了解到,在地球剛剛形成的遙遠年代裡,空氣中基本上沒有氧氣,二氧化碳的含量卻很高。后來,隨著自養生物的出現,光合作用開始了消耗二氧化碳和制造氧氣的過程,從而改變了地球上的大氣環境。同時,二氧化碳一方面通過生物的固定以煤、石油沉積在地層裡,另一方面也通過有機或無機的過程以各類碳酸鹽的形式沉積下來。這種沉積是一直進行的。

  有証據表明,恐龍生活的中生代二氧化碳的濃度很高,而其后的新生代二氧化碳的濃度卻較低。這種大氣成分的變化是否與恐龍滅絕有關呢?

  蜥蜴

  眾所周知,每種生物都需要在適當的環境裡才能夠正常地生活,環境的變化常常能夠導致一個物種的興衰。當環境有利於這一物種時,它就會興旺發展﹔反之,則會衰落甚至絕滅。環境因素包括溫度、水等因素,還包括大氣的成份。那麼,大氣成份的變化會不會影響生物的生活呢?答案是肯定的。例如,人處在二氧化碳濃度較高的環境下會有生命危險,而有些動物甚至比人對二氧化碳的濃度變化更為敏感。

  恐龍生活的中生代,大氣中的二氧化碳的含量較高,說明恐龍很適應於高二氧化碳濃度的大氣環境。也許隻有在那種大氣環境中,它們才能很好的生活。當時,盡管哺乳動物也已經出現,但是它們始終沒有得到大發展,也許這正是由於大氣成分以及其它環境對它們並不十分有利,因此它們在中生代一直處於弱小的地位,發展緩慢。隨著時間推移,到了白堊紀之末,大氣環境發生了巨大的變化,二氧化碳的含量降低,氧氣的含量增加,這種對恐龍不利的環境可能體現在兩個方面:1、恐龍的身體發生了不適,在新的環境下,很容易得病,而且疾病會象瘟疫一樣蔓延。2、新的大氣環境更適於哺乳動物的生存,哺乳動物成為更先進、適應性更強的競爭者。在這兩種因素的作用下,恐龍最終滅絕了。而那些孑遺的爬行動物則是少數既能適應舊環境,又能適應新環境的少數爬行動物物種。

  因此,對於恐龍絕滅來說,小行星的撞擊也許起了一定作用,但看來並非是最關鍵的因素。

  大氣成分變化造成恐龍滅絕這一理論有兩個出發點,一個是中生代的大氣成份與現代不同。現代科學已能証明這一點。另一個是每種生物需要合適的大氣環境才能生存。現代科學也不難對此進行驗証。

  遠古時代的大氣中幾乎沒有氧氣,而二氧化碳的含量很高。后來由於生物的出現,在光合作用下大氣中二氧化碳的含量逐漸減少、氧的含量逐漸增加的這一過程也許可以解釋生物進化史中的很多現象。例如寒武紀的生命大爆發,這也是進化史中的一個難解之迷。大氣成份變化也可以對此作出解釋,因為動物不能直接利用無機物進行光合作用,它的起源落后於植物的起源,必須發生於大氣中的氧含量達到相當的程度時。因此,寒武紀的生命大爆發必須以大氣中的氧氣含量已經達到了一定程度做保障,而這一點已經被科學所証明。