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“懒惰”可能对直立人的灭绝起到重要作用
“懒惰”可能对直立人的灭绝起到重要作用
(化石网报道)据新华社北京8月13日电:一个国际研究团队最新发现,古人类“直立人”于约20万年前灭绝,部分原因可能在于他们“懒惰”。
直立人属于人科人属,出现于大约200万年前,与现代人(智人)分属不同的种。
澳大利亚和英国等国研究人员近期在美国《科学公共图书馆·综合》杂志上发表报告说,他们分析了沙特阿拉伯中部代瓦迪米附近一处遗址后发现,处于石器时代早期的直立人在制作工具和收集原料时并不“勤快”,而是一直采用“最省力策略”。
研究人员介绍说,这些直立人在制造石器时会随意使用住地周围的石头,而不愿费力去附近小山上收集质量更好的石头。这与早期智人和尼安德特人形成鲜明对比。早期智人和尼安德特人都会登山寻找优质石头,并将其从远处运回。
研究还发现,直立人的“懒惰”还表现在技术革新上非常保守。尽管周遭环境已经改变,他们仍是按照老办法和依靠已有工具生活,而不是想办法做出改变。
研究人员由此推断,“懒惰”可能对直立人灭绝起到了重要作用。
相关报道:研究称现代人类的祖先或因太懒而灭绝
(化石网报道)据cnBeta:外媒BGR报道,科学家们现在认为,现代人类的祖先可能因为太懒而不能继续存活,继而导致灭绝。在《PLOS One》发表的一项新研究中,考古学家提出了一些有关直立人(Homo erectus)的令人难以置信的有趣发现。
根据研究人员的说法,直立人在制作工具和收集维持生命的补给品方面有一种“偷工减料”的习惯。科学家称该直立人的“不幸习惯”是“最省力的策略”,并且认为史前人类在地球气候开始发生变化时缺乏适应性。
澳大利亚国立大学的Ceri Shipton博士和该项工作的首席研究员在一份声明中解释说: “他们似乎并没有在推动自己。 我不能没有理解他们是探险家。他们没有我们拥有的好奇感。”
直立人拥有“足够好”的心态的一些例子包括他们利用最接近他们的任何岩石制作石头工具的习惯。科学家注意到,在一个已知由一群原始人类居住的地方,一些更好的工具制造石头距离他们只有很短的步行路程,但该团体似乎更喜欢使用更近距离内质量较差的石头。
研究人员发现的证据还表明,随着气候开始变化并变得更加干燥,该团体拒绝改变他们的策略。这些直立人似乎并不喜欢探索,拒绝寻找在不远处就能发现的新水源,这样可能导致他们因缺水而死亡。
2018-08-31
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揭开恐龙灭绝之谜:6500万年前大型小行星碰撞尤卡坦半岛引发超级火山喷发
(化石网报道)据新浪科技(叶倾城):国外媒体报道,目前,恐龙灭绝之谜现已揭晓,6500万年前,一颗体积较大的小行星碰撞在尤卡坦半岛希克苏鲁伯地区,随后碰撞引发超级火山喷发,导致地球气候发生显著变化,最终恐龙在一连串的灾难中无法适应,最终走向了灭绝之路。地球美国地质学家沃尔特·阿尔瓦雷斯(Walter Alvarez)说:“理解我们如何破译岩石层中记录的一个伟大历史事件,就像该考古事件自身一样有趣。”
重要的岩石样本
古比奥古镇建造在意大利翁布里亚地区英吉诺山脉斜坡位置,其保存完好的建筑结构记录了古罗马辉煌的历史。公元前2世纪-1世纪之间,伊特鲁里亚人始建了这座古镇,罗马时代、中世纪和文艺复兴时期相继建造了罗马剧院、执行官邸,各种教堂和喷泉,成为吸引游客前来参观的著名古罗马景点之一。
然而,吸引美国年轻地质学家沃尔特前往古比奥古镇的并非古罗马建筑,而是保存在城镇外部岩石结构中的自然历史记录。在古比奥古镇外部存在着地质学家梦寐以求的东西——地球上最广泛、最连续的石灰岩层。
当地人将吸引人注意的粉色裸露岩层命名为“Scaglia rossa”,它们位于山坡和峡谷地区,“Scaglia”的意思是岩石薄片,指的是岩石很容易削成方形结构,用于建造房屋,例如:罗马剧院,“rossa”指的是粉红色。这个巨大的岩层是由许多层构成,大约跨度400米,最早的历史记录可追溯至远古海底,该岩层记录了地球5000万年发生的变化。
长期以来,地质学家一直使用化石识别来自世界各地的岩石记录,沃尔特使用该策略研究古比奥古镇周围岩石结构。在这种石灰岩层中,他发现了微型生物的外壳化石,这种生物叫做有孔虫(foraminifera)。它们是一群单细胞原生生物,只能用放大镜才能观看到,但是1厘米厚度的粘土中,他发现了两个石灰岩层,根本没有化石记录。此外,在粘土层之下更古老的地质层中,有孔虫化石广泛存在着,并且其个头比粘土层之上发现的化石样本更大。无论他在古比奥古镇任何地方进行勘察,都发现一层薄粘土层上面和下面的有孔虫化石存在着大小差异。
沃尔特对比白垩纪末期(图中底部)和第三纪(图中顶部)时期的有孔虫化石样本,在世界范围内的第三纪(图中顶部)时期的快速、戏剧性的变化感到困惑。这些标本来自不同的地点(不是古比奥岩层)。
沃尔特对此感到迷惑不解,究竟发生了什么才导致有孔虫出现体形差异变化?这个过程发生得有多快?不存在有孔虫的薄粘土层代表了多长的历史时期?
这些微型生物看似十分普通,1300英尺厚的岩层中1厘米厚的粘土层似乎也是微不足道的,但是这项发现让沃尔特获得一个重大发现,关于地球生命历史的一个重要时期。
K-T边界
从化石分布和其它地质数据来看,古比奥岩层跨越了白垩纪和第三纪时期。这些地质时期的命名源自早期地质学家关于地球历史上主要间隔时期的观点,以及标记特定时间的一些特征。在一个时期划分体系中,生命发展历史被划分为三个时代——古生代(“远古生命”,第一代动物);中生代(“中期生命”,恐龙生活的时期)和新生代(“近代生命”,哺乳动物生活的时期)。白垩纪是以白垩色岩层特征而命名,形成于中生代后三分之一时期。第三纪(曾被重新命名,并细分为早第三纪和新第三纪),开始于6500万年前的白垩纪末期,结束于260万年前的第四纪初期。
沃尔特和他的同事比尔·劳里(Bill Lowrie)用了几年时间研究古比奥岩层结构,他们从第三纪岩层取样,然后向下提取岩石样片,直至白垩纪岩层。他们最初感兴趣的是试图将地球磁场逆转与化石记录联系起来,以此来破解地球历史的时间尺度。他们学会了通过某些沉积层中的有孔虫特征分析,从而确定他们在岩层中的位置,并学会了识别白垩纪和第三纪岩层边界。这个岩层边界总是位于有孔虫体形显著减小的位置,下面的岩层属于白垩纪时期,上面的岩层属于第三纪时期,位于两个岩支之间的薄粘土层属于K-T边界(白垩纪-第三纪边界)。
距离古比奥古镇1000公里处,是西班牙东南海岸卡拉瓦卡(Caravaca),荷兰地质学家简·斯米特(Jan Smit)注意到K-T边界附近岩层中有孔虫的变化模式非常类似,他知道K-T边界标志着最著名的所有恐龙物种灭绝。当时,一位同事向沃尔特指出这个事实,他对那些小型有孔虫化石和K-T边界更感兴趣。
据悉,沃尔特对学术性地质学比较陌生,在他获得博士学位之后,他曾在利比亚一家跨国石油公司的勘探部门工作,一直工作到卡扎菲将所有美国人驱逐出境。他在磁极反转方面的工作进展得非常顺利,但他意识到古比奥岩层中有孔虫的突然变化和K-T边界出现的恐龙物种大灭绝事件是一个更大的未解谜团,他下定决心要揭开其中的秘密。
沃尔特希望揭晓其中的第一个问题,很自然,就是那层薄粘土层需要多长时间才能形成?要回答这个问题,他也需要一些帮助。孩子们从父母那里学习科学项目是很普通的事情,但沃尔特的情况特殊一些,他是在30多岁时,向自己父亲请教学习了很多知识。
从原子弹到宇宙射线
沃尔特的父亲是路易斯·阿尔瓦雷斯(Luis Alvarez),路易斯对地质学或者古生物学了解甚少,但是他对物理学却非常熟悉,他是美国核物理诞生和发展的核心人物。1936年,他在芝加哥大学获得物理学博士学位,并在加州大学伯克利分校工作,师从恩尼斯特·劳伦斯(Ernest Lawrence),劳伦斯因发明粒子回旋加速器在1939年获得诺贝尔物理学奖。
路易斯在物理学领域的早期工作因第二次世界大战爆发而中断,在战争开始的最初几年里,他致力于雷达和系统开发研究,这些系统可以帮助飞机在能见度较低的情况下安全着陆。他因此获得了科利尔奖(Collier Trophy),这是航空领域最高荣誉奖,他开发设计了用于恶劣天气着陆地面的控制进场系统(GCA)。
在战争中期,他被招募加入曼哈顿计划(Manhattan Project),这是美国国家开发核武器的最高机密项目,路易斯和他的学生劳伦斯·约翰斯顿(Lawrence Johnston)设计了炸弹引爆装置。曼哈顿计划负责人罗伯特·奥本海默(Robert Oppenheimer)随后让路易斯负责测量爆炸释放的能量,路易斯是少数几个亲眼目睹最早两次原子弹爆炸的人员之一。他以科学目击者的身份飞达新墨西哥州沙漠进行第一次原子弹试验,随后不久又飞往日本广岛。
二战之后,路易斯重返物理学研究,他发明了利用大型液氢气泡室跟踪分析粒子行为,1968年,他因在粒子物理学方面取得的成就获得了诺贝尔物理学奖。
这似乎是辉煌职业生涯的一个顶点,但是几年之后,他的儿子沃尔特来到了父亲多年工作的加州大学伯克利分校,加入了该校地质学系。使得这对父子俩有机会经常谈论科学,有一天,沃尔特给父亲一小块抛光后的古比奥K-T边界岩石样本,并解释了其中的秘密。那时路易斯已经60多岁了,他被深深地吸引,并开始思考如何帮助沃尔特解决这个问题。他们开始一起研讨如何测量K-T边界的变化速率,他们需要某种原子计时器。
路易斯是放射性和衰变方面的专家,他首先建议测量K-T边界粘土层中铍-10(10Be)的丰度。宇宙射线对氧气的作用使大气层不断产生这种同位素,粘土层存在时间越长,铍-10存在的数量就越多。路易斯让沃尔特与知道如何测量铍-10丰度的物理学家取得联系,但就在沃尔特开始工作的时候,他发现公布的铍-10的半衰期是错误的,实际的半衰期更短,而经历6500万年,铍-10残留物将数量不足,无法进行测量。幸运的是,路易斯有另一个想法。
空间尘埃
路易斯记得陨石中铂系元素含量是地壳中铂元素含量的10000倍,他认为,从外太空降落的尘埃平均而言应该是恒速下降。因此,通过测量岩石样本中太空尘埃(铂元素)数量,就可以计算出它们形成了多长时间。
这些元素并不丰富,但是可以测量。沃尔特认为,如果粘土层沉积了几千年时间,它将包含可检测到的铂元素物质,但如果沉积得更快,它就不会有这些元素。
路易斯认为,铱(而不是铂)是最好的测量元素,因为它更容易被检测。同时,他认识了可以做这样测量实验的物理学家——伯克利分校辐射实验室两位核化学家弗兰克·阿萨罗(Frank Asaro)和海伦·米歇尔(Helen Michel)。
沃尔特对阿萨罗提供了一组来自古比奥岩层K-T边界的岩石样本,几个月之后,他未获得任何反馈信息。阿萨罗技术分析较慢,在此期间他的工作设备出现故障,并且他还需要进行其他科研项目。
9个月之后,沃尔特接到了父亲的电话,阿萨罗想向他们展示研究结果。之前他们父子预期岩石样本中铱含量为百亿分之一,但实际上阿萨罗发现岩石样本中铱含量为十亿分之三,这比预期含量高30倍,并且比岩层中其它部分的含量更高。
为什么这么薄的岩层中会有如此高含量的铱元素?
在他们被推测数据搞得头昏脑胀之前,最重要的是知道是否高含量铱元素在古比奥岩层中是一种异常现象,还是一种普遍现象。沃尔特计划到另一处裸露的K-T边界岩层采样,最后他来到了丹麦首都哥本哈根市南部Stevns Klint地区,他仔细研究了这里的粘土层,立即意识到粘土沉积时,“丹麦海底发生了一些不愉快的事情”,丹麦海边悬崖表面几乎全是粉笔颜色的岩层,充满着各种类型的生物化石。但是薄薄的K-T边界粘土层却是黑色的,充满了硫磺气味,里面只有鱼骨化石。沃尔特推断称,这种“充满鱼类尸体的粘土层”沉积时,当时的海洋是一片“缺氧墓地”。随后他采集了一些岩石样本,并把它们交给了阿萨罗进行分析。
测量结果显示,在丹麦“鱼骨粘土层”中铱含量是背景岩层铱含量的160倍。沃尔特建议同事斯米特也在自己采集的粘土样本中寻找铱元素,结果显示,西班牙粘土样本中也出现高含量铱元素,同时,来自新西兰K-T边界的岩石样本也是类似的结果,从而证实这一现象具有全球普遍性。
在K-T边界发生了一件非常不寻常、非常糟糕的事情,该时期岩石样本中存在有孔虫、粘土、铱元素和恐龙,但这是为什么呢?
它来自于外太空?
沃尔特马上得出结论,铱元素一定来自外太空。他们想到了超新星,超新星是一种恒星爆炸残骸,它能够将自己内部元素像雨点一样抛射至地球。这个观点曾在古生物学和天体物理学领域中多次讨论过。
路易斯知道重元素通常产生于恒星爆炸,所以如果这个想法是正确的,那么在K-T边界粘土层中除了铱元素之外,还会有其它数量异常的元素。测量的关键同位素是钚-244,它的半衰期为7500万年,它仍然存在于粘土层,但在普通地球岩石中已开始衰变。严格的测试证实K-T边界粘土层钚元素含量并未升高,起初这一结果令大家很失望,但他们仍在继续展开研究分析。
路易斯一直在思考可能导致全球范围内生物死亡的情况,他认为,也许太阳系穿过一个气体云,太阳变得了一颗新星,或者地球上的铱元素来自于木星。事实上,这些想法都站不住脚,缺乏可靠的证据,加州大学伯克利分校天文学同事克里斯·麦克基(Chris McKee)表示,很可能是一颗小行星撞击了地球。路易斯一开始以为小行星碰撞地球只会造成海啸事件,但他却看不出来巨大的海啸如何能杀死栖息在现今美国蒙大纳州或者蒙古境内的恐龙物种。
之后他开始思考1883年喀拉喀托火山(印度尼西亚的一座火山)爆发状况,他回忆其他记录资料显示,大量的喷涌尘埃冲向大气层,细小的尘埃颗粒则在地球环境中循环,并在地球高空位置停留两年或者更长时间。路易斯还从核弹试验中掌握到,放射性物质能够在两个半球之间快速中和,或者一次小行星撞击地球事件产生的大量尘埃会在几年时间内将白天变成黑夜,冷却地球并停止光合作用?
如果是这样的话,那么这颗碰撞小行星有多大?
从粘土层中铱含量、球粒状陨石中铱浓度以及地球表面积进行综合分析,路易斯计算这颗碰撞小行星的质量大约是3000亿吨。之后使用各种不同的方法进行推测,证实这颗小行星的直径大约是10±4公里。
相对于地球1.3万公里的直径,这颗小行星的直径并不大。但是需要考虑它碰撞地球产生的能量。这样一颗小行星将以每秒25公里的速度进入地球大气层,它将在大气层凿开了一个洞,直径10公里,碰撞在地球表面产生相当于1.08亿吨TNT炸药的能量。据悉,迄今最大的原子弹爆炸释放的能量大约是100万吨TNT炸药,这颗小行星碰撞地球产生的能量相当于最大原子弹的100倍。同时,碰撞坑将达到200公里直径,深度达到40公里,大量的物质会从碰撞坑中喷射出来。这支研究小组能够想象到有孔虫和恐龙被杀死的场景。
“地球炼狱”
这颗小行星用大约1秒钟的时间穿过地球大气层,并将它前方的空气加热到太阳温度的数倍。撞击之后小行星彻底粉碎,一个巨大的火球从碰撞地点向太空方向喷射而出,岩石颗粒甚至溅射至抵达月球一半的距离。巨大的冲击波穿过基岩层,之后再反射至地球表面,将融化的基层喷射至大气层边缘以及更远的位置。第二颗火球从受到冲击的石灰基岩压力下喷发出来,在几百公里或者更大的半径范围内,生命形式完全被抹杀。在更遥远的地方,射入太空的物质以极高的速度回落至地球,它们就像几万亿颗流星,在重返大气层时被加热,加热空气并引发大火,海啸、山体滑坡和地震进一步毁坏碰撞地点邻近的地貌结构。
在世界其它地方,死亡会来得慢一些。小行星碰撞残骸和烟尘挡住了太阳光线,黑暗可能会持续几个月时间。这将导致生物进行光合作用,最基础的食物链出现断裂。科学家对植物化石和花粉颗粒的分析表明,某些地区有一半或者更多的植物物种消失了。同时,食物链更高一级的动物也出现陆续死亡,K-T边界不仅标志着恐龙时代的终结,也代表着箭石类生物、菊石类生物以及爬行类动物灭绝。古生物学家评估称,地球上一半以上的物种都在这次小行星碰撞灾难中灭绝,在陆地上,体重不超过25公斤的动物才能勉强幸存下来。这一历史事件代表着中生代的结束。
撞击坑在哪里?
路易斯、沃尔特、弗兰克·阿萨罗和海伦·米歇尔聚集在一起,共同研究分析这个完整的故事——古比奥有孔虫、铱元素异常、小行星碰撞理论,远古生的灭绝场景,这些数据资料发表在1980年6月出版的《自然》杂志,他们在文章中表示,基于西班牙岩层的研究分析,使得他们获得了令人的结论。
然而,他们担心科学界还未做好准备接受小行星碰撞假说,他们有充分的理由担忧。在过去的150年里,从现代地质学开始,重点是一直处于渐变的一种力量。目前现代地质学正在“排挤”《圣经》中的灾难故事,《圣经》中讲述的一些地球灾难性事件不仅令人不安,而且被认为是不科学的。据悉,在小行星撞击地球理论发表之前,科学家认为恐龙灭绝消失通常是由于气候或者食物链逐渐发生变化,导致恐龙物种难以适应,最终走向灭绝之路。
一些地质学家对这一灾难事件持藐视态度,甚至一些古生物学家根本不相信小行星撞击理论。有人指出,在当时的恐龙化石记录中,最高的恐龙骨骼化石在3米之内,位于K-T边界。一些人认为,小行星撞击地球时恐龙可能已经灭绝消失,其他3位古生物学家则反驳称,恐龙骨骼化石如此稀少,人们不应该指望在K-T边界就能找到它们。相反,他们认为有孔虫和其它生物的丰富化石记录更能说明问题,有孔虫和鹦鹉螺化石的确一直存在于K-T边界。
当然,目前还有一个更大的问题需要解释:那个巨大的撞击坑在地球哪里?对于怀疑论者和支持者而言,小行星撞击假说有一个明显的弱点,因此如果撞击坑存在的话,他们就会继续寻找撞击区。
地球上仅有3个直径超过100公里的陨坑,但是它们形成时期均与恐龙灭绝时期不符。如果这颗小行星碰撞在海洋(毕竟海洋覆盖了地球表面三分之二以上面积),那么搜寻人员可能就没有那么幸运了。深海区域如果未被很好地绘制出来,在构造板块不断运动的过程中,前第三纪海底很大一部分已经被吞噬进了深层地球。
在小行星撞击理论提出之后的10年里,科学家对许多线索和轨迹进行了研究分析,但多数以失败告终。随着失败实验的逐渐增多,沃尔特开始相信小行星撞击实际上是在海洋上发生的。
科学家在德克萨斯州的河床中发现一条重大线索,布拉索斯河流入墨西哥湾,河床沙正在处于K-T边界。当地质学家仔细检查河床沉积物模式之后,发现河床特征只能用超过100米的巨大海啸进行解释。此外,与海啸残骸混杂在一起的还有玻陨石(tektites)——一些小块晶体岩石,它们是以熔融的岩石颗粒形式从撞击坑中喷射出来,然后像雨点一般回落地球时冷却下来。
许多科学家仍在寻找具体的小行星撞击位置,亚利桑那大学研究生艾伦·希尔德布兰德(Alan Hildebrand)是最执着的研究员之一。他推断称,布拉索斯河的海啸河就要是小行星撞击坑所在位置的关键线索——它位于墨西哥湾或者加勒比海。他查看了可用地图,观察是否周围还有潜在的陨石撞击坑。他在哥伦比亚北部的海底地图上发现一些圆形结构,他还了解到一些圆形结构存在着“重力异常”,在墨西哥尤卡坦半岛海岸海底圆形结构较为集中。
艾伦还在继续寻找其他任何潜在的重要线索,他发现一份研究报告中记录了海地晚白垩纪岩层中存在玻陨石,随后他立即拜访了发布该报告的实验室,并识别出这些物质就是撞击形成的玻陨石。之后他来到了海地,发现那里沉积物中含有大量的玻陨石,以及令人震惊的石英颗粒——这是小行星撞击的另一个显著特征。他和他的研究生导师威廉·博因顿(William Boynton)推测称,这个小行星撞击坑距离海地不足1000公里。
当艾伦和威廉在一次新闻发布会上公布他们的发现时,《休斯顿纪事报》记者卡洛斯·拜亚尔斯(Carlos Byars)联系了他们,卡洛斯表示,为墨西哥石油公司(PEMEX)工作的地质学家可能多年之前就已发现这个撞击坑,地质学家格伦·彭菲尔德(Glen Penfield)和安东尼奥·卡马尔戈(Antonio Camargo)曾研究了尤卡坦半岛海底的圆形重力异常现象。但是墨西哥石油公司不允许他们发布公司数据,他们在1981年一次会议上(就在沃尔特提出小行星撞击理论的一年之后),提出绘制的远古海底特征很可能是一个陨石坑,格伦甚至写信给沃尔特,并详细说明了自己的观点。
1991年,这几位研究人员正式提出,尤卡坦半岛希克苏鲁伯村地下0.8公里深处存在一个直径180公里的陨石坑(几乎与沃尔特研究团队预测的直径大小完全一致)是人们长期以来寻找的K-T边界小行星撞击陨石坑。
为了确定希克苏鲁伯陨坑是否具有“确凿证据”,仍有一些关键性测试需要做。另一重要问题是岩石的年龄,这并不是一项容易确定的任务,因为陨石坑被掩埋在地下,最好的方法是测试几十年前墨西哥石油公司在该地区钻探井的岩心样本。最初大家担心所有的岩心样本都在仓库火灾中被毁坏,但最终他们还是找到了,被撞击融化的岩石样本可以被许多实验室确定准确形成年代。结果令人非常震惊,一个实验室获得的数据是6498+5万年,另一个实验室获得的数据是6520+4万年,该数据准确无误,证实撞击融化的岩石和K-T边界一样古老。
海地发现的玻陨石也可以追溯至这个年代,因为从小行星撞击中喷射出来的物质沉积也是这样的。详细的化学分析表明,希克苏鲁伯熔融岩中含有大量铱,它和海地的铁钛矿是相同来源。此外,海地玻陨石含水量非常低,内部气压接近零,说明该晶体在大气层外的弹道飞行中已凝固。
在十多年的时间里,这个最初看似激进、在某些人看来古怪的想法,得到了各种间接证据的支持,并最终获得了直接证据的证实。地质学家随后确定了覆盖尤卡坦半岛大部分地区的喷射物质,它们分别沉积在全球100多个K-T边界区域。目前,我们知道地球生命进化历程并非像之前科学家所预想的那样稳步发展。
发现这个巨大的陨石坑,虽然是小行星撞击理论的一大进步,但对沃尔特而言是苦乐参半。他的父亲路易斯·沃尔特于1988年去世,就在发现希克苏鲁伯陨坑之前。
一次重创还是两次重创?
小行星撞击地球的发现促使科学家对其它物种的灭绝是否也是该因素造成产生了置疑,并进行了广泛性研究。在地球过去的5亿年里,其他四次物种大灭绝事件似乎都不是由于小行星撞击引起的。但是同一时期会有大量的小行星或者彗星碰撞地球,尽管它们没有6500万年前形成希克苏鲁伯陨坑的小行星那样大,由于大多数小行星撞击事件不会导致地球物种灭绝,而且地球大多数物种灭绝事件也不是由于小行星撞击引发的。因此人们会问:为什么K-T小行星如此具有毁灭性?
一些科学家提出,小行星撞击地点非常重要。被汽化的目标岩石包含大量石膏,它释放出大量硫磺气溶胶,这些气溶胶可能加剧了太阳光线的阻挡,同时也会产生大量酸雨,从而改变水域大小和土壤成分。此外,小行星撞击还释放大量的氯,足以破坏现今的臭氧层。
但是其他证据表明,在K-T撞击之前,持续一段时间的大规模火山喷发可能已经使地球生态系统变得十分脆弱。现今印度西部的“德干地盾(Deccan Traps)”能够证明在K-T小行星碰撞之前的几十万年里,大量的二氧化碳和二氧化硫已进入地球大气层。事实上,多年以来,一些科学家一直在争论德干地盾的超级火山喷发还是K-T小行星撞击效应,是导致恐龙物种大灭绝的主要原因。
由于这两个事件发生的时间重叠巧合,科学家普遍认为K-T小行星碰撞是导致恐龙灭绝的主因,但是最新地质学证据可能中和了两种观点。目前看来,最大的德干超级火山喷发发生在小行星撞击的时间附近,这使得一些科学家认为,小行星撞击地球地幔所产生的地震效应可能足以引发改变气候的火山喷发事件,在这种情况下,小行星碰撞是“第一击”,而随后的超级火山喷发则是导致恐龙灭绝的“致命一击”。
2018-08-31
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新研究称恐龙的脱氧核糖核酸(DNA)与现代鸟类是一样的
利用来自现生海龟和鸟类的DNA,研究人员成功将超过2.55亿年前的DNA历史拼接起来。
(化石网报道)据新浪科技(任天):国外媒体报道,一项新研究称,恐龙的脱氧核糖核酸(DNA)与现代鸟类是一样的。这种多样性帮助它们在不断变化的气候中迅速演化,并统治了地球大约1.8亿年的时间。利用来自现生海龟和鸟类的DNA,研究人员成功将超过2.55亿年前的DNA历史拼接起来。
科学家认为,恐龙的DNA组织方式可能为它们提供了一份“演化成功的蓝图”。这是因为,恐龙总共具有约80条染色体,与现生鸟类相似,而鸟类正是恐龙的后代。相比之下,人类只有23对(即46条)染色体。
尽管解开了恐龙DNA的模式,但科学家表示,他们并没有利用这些信息复活恐龙的计划。也就是说,想要重现《侏罗纪公园》里面的场景现在还为时尚早。恐龙统治了地球大约1.79亿年,在约6600万年前的白垩纪-第三纪灭绝事件中,非鸟类恐龙迅速灭绝。
由英国肯特大学生命科学学院的达伦·格里芬(Darren Griffin)教授领导的研究团队重建了暴龙(Tyrannosaurus)等恐龙在显微镜下可能呈现的基因组结构。为了重建这一消失了漫长时间的遗传密码,研究人员追踪了从爬行类祖先到现生动物的染色体在演化历史中的变化。
这项研究的结果发表在近期的《自然-通讯》(Nature Communications)杂志上,主要内容是从现有资料推断2.6亿年前鸟类和海龟的共同祖先可能的基因组结构。大约过了2000万年后,第一批恐龙才开始出现在地球上。
研究人员现在认为,恐龙可能具有约40对染色体。这与现生鸟类相似,并且几乎是人类染色体数的两倍。“我们认为这导致了分化。具有大量染色体使恐龙比其他动物类别更多地进行基因‘洗牌’,”格里芬教授说,“这种‘洗牌’意味着恐龙能更快地演化,以帮助它们即使在地球变化时也能生存下来。”
科学家表示,这项新研究强调了长久以来的观点,即鸟类和恐龙是同一类动物。然而,格里芬教授指出,我们“不会很快就能见到《侏罗纪公园》”。遗传物质会随着时间推移而降解,其保存的最长时间约为100万年,而恐龙灭绝的时间已经过去了6600万年。
尽管科学家已经从数学上模拟了恐龙的遗传密码结构,但直到目前,他们还无法获得复活一只恐龙所需的全部DNA。今年2月,有研究指出,恐龙的演化极为成功,而这反而可能是它们灭绝的原因之一。该研究总结称,大型爬行动物在地球上的快速扩张意味着,它们早在灭绝之前就已经耗尽了地球上的空间。
英国雷丁大学的研究人员指出,早在6600万年前小行星撞击事件之前,恐龙已经处于衰退的状态,因为它们已经填满了地球上几乎每个可能的栖息地,这一情况严重阻碍了它们分化出新物种的能力,从而在面对灭绝事件时异常脆弱。
化石证据显示,恐龙起源于大约2.3亿年前的南美洲,此时为三叠纪晚期,当时该大陆还是盘古大陆(Pangea,古生代至中生代期间存在的大片陆地)的一部分。这些大型爬行动物的起源紧随着地球历史上最大规模的灭绝事件——二叠纪-三叠纪灭绝事件,又称为“大死亡”(Great Dying)。
二叠纪-三叠纪灭绝事件造成了大约90%的海洋物种和70%的陆地物种死亡,为恐龙的崛起创造了一张“空白画布”。接下来1.5亿年里,从凶猛的暴龙到长脖子的梁龙,恐龙物种迎来了广泛的发展,演化出庞大的恐龙家族。不过,科学家发现,在从南美洲快速扩张到地球其他区域之后,由于陆地空间的耗尽,恐龙开始变得无法适应。
为什么恐龙会灭绝?
恐龙统治了地球大约1.6亿年时间,但在6600万年前突然灭绝。这一事件导致当时地球上大部分动物和植物消失,被称为白垩纪-第三纪灭绝事件。
在许多年时间里,科学家一直认为气候改变摧毁了恐龙的食物链,进而引起它们灭绝。20世纪80年代,考古学家发现了一个富含铱的黏土层。铱元素在地球上很罕见,但在太空中很多。科学家确定了该黏土层的年代,发现与化石记录中恐龙消失的时间相吻合。
十年之后,科学家在墨西哥尤卡坦半岛发现了希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub Crater),其平均直径约180公里,是地球表面最大规模的撞击地形。后来的研究确定了该陨石坑可以追溯到前述恐龙灭绝的时间。
目前的科学界主流观点认为,含铱黏土层和希克苏鲁伯陨石坑存在关联,它们可能都是一颗巨大的小行星撞击地球后形成的。科学家估算了这颗小行星的大小和撞击速度,指出这场撞击会引起巨大的冲击波,并可能触发地震活动。由此产生的尘埃很可能覆盖了整个地球,使恐龙无法生存,而其他一些具有较短寿命的动物和植物则存活了下来。
关于恐龙灭绝的原因还有其他几种理论。一个早期理论认为,小型哺乳动物会吃掉恐龙蛋;另一个理论提出,是有毒被子植物(开花植物)杀死了恐龙。
2018-08-31
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巨齿鲨为何走向灭绝?
(化石网报道)据科技日报(刘垠):电影《巨齿鲨》的热映,引发了人们对于这种史前怪兽的好奇。虽然大多数科学家认为巨齿鲨已经灭绝,但也有人说它至今依然存在。一时间,关于巨齿鲨的讨论也再次发酵,如果巨齿鲨确实曾在海洋中生活过,那么,它又为何走向了灭绝?
海中“鲨皇”到底有多强
在电影中,巨齿鲨一口能把抹香鲸咬成两段,就连有着钢铁之躯的潜水艇,在它的撞击下也顷刻间报废。
那么,现实中巨齿鲨真如电影中那样巨大凶悍么?它到底是一种怎样的存在?
巨齿鲨在希腊语中的意思是“大牙齿”。古生物界目前对它有限的认知是,巨齿鲨全长可达20米,牙齿咬合力更是空前绝后。
“一系列化石及生态学证据表明巨齿鲨确实已经灭绝。巨齿鲨为软骨鱼,和其他鲨鱼一样,其内骨骼为软骨,钙化程度低,除牙齿外较难形成化石。”厦门大学海洋生物学硕士赵宇说,人类至今还没有发现完整的巨齿鲨化石,无法直接确定其大小及外形,因此,对巨齿鲨大小及外形的认识也主要是通过其牙齿化石与现生鲨鱼进行比对来获得。
“最大的巨齿鲨全长是大白鲨的3倍以上,并超过现生最大的鲨鱼——鲸鲨,为世界上存在过的最大的鲨鱼。”赵宇称,由于巨齿鲨牙齿与大白鲨牙齿形状相似,加之大白鲨的形象深入人心,目前为止,对巨齿鲨外形的复原几乎都是以大白鲨为模板进行的。
近年来,对巨齿鲨牙齿形态学的进一步研究表明,巨齿鲨的牙齿与鼠鲨目的另一种鲨鱼——沙虎鲨更为相似,也有着更近的亲缘关系。因此有学者认为,根据沙虎鲨的外形对巨齿鲨进行复原可能更为准确。
“但目前我们尚未发现更多能帮助复原巨齿鲨外形的化石,而就目前的化石证据而言,我们还不能确定巨齿鲨的确切外形。”赵宇说,巨齿鲨的确可以像电影里一样一口咬死鲸鱼。研究人员通过大白鲨的咬合力数据推测出巨齿鲨的咬合力最高可达1.8吨。“如此巨大的咬合力配合巨齿鲨最大可达2米的血盆大口,加之鲨鱼咬合后横向撕咬切割的行为,足以一击致命”。
灭绝于260万年前为哪般
作为史上最强掠食者,巨齿鲨在距今260万年前全部消失了,是什么样的力量导致它们的灭绝?
“和所有鲨鱼一样,巨齿鲨的牙齿终身更换、脱落。但人们所收集到的巨齿鲨牙齿均形成于260万年前,由此可以推测巨齿鲨灭绝于260万年前。”赵宇说,巨齿鲨的分布研究表明,其偏好温暖的热带及亚热带海域,并需要浅海海域作为育幼场,因此不太可能迁移至低温、贫瘠的深海,并在深海环境中完成整个生活史。
作为凶悍的猎手,巨齿鲨活动量大,能量消耗也大,每天必须吃近2吨的食物才能生存。显然,一旦食物短缺,其生命脆弱性的一面就暴露无遗。“巨齿鲨为体型巨大的掠食者,处于最高的营养级,从理论上来讲,当前的海洋生态系统中的食物网结构无法支撑如此巨大掠食者的生存。”赵宇说,所以,巨齿鲨如今依然存活于某处的说法站不住脚。
化石证据表明巨齿鲨灭绝于约260万年前,这与最后一次冰期开始的时间吻合。因此,有人认为巨齿鲨因为无法适应海水温度骤降而灭绝。
但赵宇说,苏黎世大学研究人员2016年的研究显示,巨齿鲨的灭绝与海水温度变化并无直接关系,该研究指出,生物因素是引起巨齿鲨灭绝的重要原因,巨齿鲨种群衰退伴随着鲸类多样性的下降,以及其它大型掠食性生物如掠食性鲸类及大白鲨等的出现,或许食物的短缺、捕食竞争的增强最终导致了这种史前巨兽的灭绝。
2018-08-31
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俄罗斯丹尼索瓦洞穴古人类遗骸基因组测序发现:母亲是尼安德特人 父亲是丹尼索瓦人
俄罗斯丹尼索瓦洞穴古人类遗骸基因组测序发现:母亲是尼安德特人 父亲是丹尼索瓦人
(化石网报道)据科技日报(张梦然):英国《自然》杂志22日在线发表的一项古基因组报告,德国研究人员对俄罗斯丹尼索瓦洞穴中的一块古人类骨块进行基因组测序后发现,该骨块是来自一名尼安德特人女性和一名丹尼索瓦人男性的“混血”后代。
著名的尼安德特人简称尼人,常作为人类进化史中间阶段的代表性居群。2010年,科学家公布了尼安德特人的基因组草图。而丹尼索瓦人属于一个全新的人类种群,是通过对古代遗留的牙齿和指骨化石提取的DNA进行分析,才证明了这一种群的存在,该研究也成为《科学》杂志2012年度十大科学突破之一。
科学家现在已知尼安德特人在东迁的过程中,与丹尼索瓦人共同生活在欧亚大陆,而且之前已发现过“混血儿”样本,但是“混血”程度一直不甚明确。
名为“丹尼索瓦人11号”的骨块来自西伯利亚阿尔泰山脉的丹尼索瓦洞穴,德国马克斯·普朗克演化人类学研究所科学家薇薇安·斯隆、思万特·帕博及同事,对骨块样本进行基因组测序并加以分析后发现,其属于一名至少13岁的年轻女性,她死于5万多年前的欧亚大陆东部。
研究团队还发现,她的母亲是尼安德特人,父亲是丹尼索瓦人,后者同时也带有部分尼安德特人血统。进一步的遗传分析表明,“丹尼索瓦人11号”的母亲在血源上更接近于生活在西欧的尼安德特人,他们比生活在丹尼索瓦洞穴的本地尼安德特族群晚2万年左右。
“丹尼索瓦人11号”及其父亲带来了尼安德特人与丹尼索瓦人“混血”交配的直接证据。不过研究团队也表示,这两个种群依然具有明显的遗传差异——这可能是因为交流有限造成的。
2018-08-31
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英国布里斯托尔大学科学家开发出新方法来在一天内制造人造化石
(化石网报道)据cnBeta:英国布里斯托尔大学的科学家们近日宣布,他们已经开发出一种新的方法来在一天内制造人造化石。天然化石是数百万年和某些环境条件的副产品,但人造化石是在实验室中使用模拟真实物质的人工过程创造的。
用于创建这些人造化石的新实验方案可以帮助科学家创建这些用于研究目的的物体。
人造化石是用于研究化石和石化行为的工具。根据布里斯托大学科学家的说法,用于制造人造化石的现有方法涉及小密封室,其产生不太真实的结果。这些密封室可以捕获研究人员有兴趣研究的稳定的有机分子,但是具有捕获天然化石中不常见的不稳定分子的缺点。这提供了将人造化石与天然化石进行比较的难点。
然而,该大学的研究人员已经开发出一种新方法,可以创造出高质量的人造化石,而不会产生替代工艺产生的“腐臭味的粘性物质”。整个人造化石创作过程持续24小时,涉及薄粘土片。
将待化石化的物品放入这些粘土片剂中,然后将片剂放入密封管中,在合适的410°F温度下加热,但压力为3500psi。一旦取出并冷却,将片剂打开以露出人造化石......将可以获得没有臭味的粘性物质。
2018-07-26
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俄罗斯哈卡斯共和国发现可能属于80-40万年前的真猛犸象的祖先骸骨化石
(化石网报道)俄罗斯托木斯克国立大学生物学院学生在哈卡斯共和国实践期间发现巨大骸骨,据推测,可能属于80-40万年前的真猛犸象的祖先。
学生们在研究叶尼塞河冲刷之处的土壤时在克拉斯诺亚尔斯克水库岸边发现了这些骸骨。生物学院指出,此类发现比真猛犸象骸骨还要罕见得多,引起学界极大兴趣。
托木斯克国际大学古生物学教研室副博士安德烈·什潘斯基表示,学生们发现的很可能是草原猛犸象的上牙和头骨,草原猛犸象后来衍生出真猛犸象,数万年前主要生活在现在的西伯利亚地区。草原猛犸身高可达4.2米,体重可达10吨。
返回托木斯克后,学生们将把发现的骸骨交给古生物学家进行进一步研究。
2018-07-26
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美国科学家将X射线衍射用于分析恐龙化石中的胶原蛋白
(化石网报道)据中国科学报(徐徐):美国伊利诺伊理工大学一个实验室正利用纤维衍射分析人类大脑和心脏以及霸王龙化石中的组织结构。极少有研究人员利用这种X射线衍射,因为完成实验需要大量时间和人力。但由于该校Joseph Orgel实验室专门从事相关研究,因此其开展了很多定制项目。Orgel团队制作的结缔组织、神经组织和恐龙组织中细丝状胶原纤维图像的分辨率达到一米的十亿分之一。
在日前于加拿大多伦多举行的美国结晶学会第68届年会上,Orgel解释了利用X射线纤维衍射开展的工作。
在X射线衍射中,研究人员向样本发射X射线束并且测量光束的衍射角度和强度,以创建样本分子结构图。和医生可能拍摄的基于密度反差的X射线图不同,X射线衍射探寻的是衍射光的模式,以便查看样本的内部对称性并且判断其晶体属性。
Orgel利用X射线衍射法研究了出现在骨头、组织和韧带中的I型胶原蛋白。“这是一种非常强大的方法,因为它能在不修改样本的情况下进行取样。你可以采集尽可能多的样本,将它们放在X射线束中,然后衍射样本。”Orgel介绍说,“它还能展示大分子结构。”
在一些可能带来争议的结果中,Orgel的X射线衍射数据展示了来自基本被认为是恐龙化石的大量晶体状组织成分。Orgel解释说,尽管研究胶原蛋白的专家就该结果达成一致意见,但古生物学家尚未就此项发现达成共识,因为它打破了这个领域长期存在的范式。“人们不愿相信,在一些被搁置到博物馆架子上的化石样本中,实际上保存了相当数量的组织。”
Orgel实验室还利用X射线衍射探寻了人类组织结构。通过观察大脑和心脏组织中的结构变化,研究者可追踪同受伤相关的损害和发生潜在风险的部位。
2018-07-26
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美国古生物学家称怀俄明州的“大脚怪”脚印是迄今发现的最大恐龙足印化石
美国古生物学家称怀俄明州的“大脚怪”脚印是迄今发现的最大恐龙足印化石
(化石网报道)据中新社休斯敦7月24日电:美国学术期刊24日发表研究报告:美国古生物学家称,怀俄明州的“大脚怪”脚印是迄今发现的最大的恐龙足印。
《今日美国》消息称,学术期刊Peerj当日发表的一份研究报告指出,通过3D扫描技术测量和比较,美国古生物学家认为,20年前,在怀俄明州发现的一个长约1米的足印属于地球上最大的陆地动物――蜥脚类恐龙。科学家暂无法判断其确切的种类,但他们分析认为,这只“大脚怪”是电影《侏罗纪公园》的食草恐龙――腕龙的近亲。研究报告指出,这是有史以来发现的最大的恐龙足印。
报告作者之一、美国自然博物馆研究员Emanuel Tschopp表示,这个足印必定属于有史以来最大的陆地动物――蜥脚类恐龙。
研究报告介绍,这个巨型足印化石是堪萨斯大学探险队于1998年在怀俄明州莫里逊组(Morrison Formation)地层发现的。埋藏在长颈恐龙的尾巴下面。科学家们认为,它是一个左后脚印。他们估计这只恐龙的臀部距地可能高达4米。
该报告还指出,距今1.5亿年前,这种蜥脚类恐龙生活在犹他州东部到怀俄明州西北部的广袤大陆上。Tschopp表示,相较之下,在此期间的其他蜥脚类恐龙生活范围较小。
蜥脚类恐龙曾是陆地上最大的动物,主要生活在侏罗纪和白垩纪,包含100多个种类。它们绝大多数都是用四肢行走的巨型素食恐龙。头小、脖子长、尾巴长,牙齿呈小匙状。人类有史以来发现的最大的蜥脚类恐龙是“巴塔哥尼亚泰坦龙”(Patagotitan),体长37米。
据《科学新闻》报道,研究小组还将继续在怀俄明州的黑山地区工作,希望发现更多的恐龙化石。
2018-07-26
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科学家模拟1.5亿年前大气环境 发现巨型蜥脚类恐龙的营养状况比原先认为的要好
(化石网报道)据北京日报(辛华):侏罗纪的一些草食性恐龙体重高达几十吨,它们平常吃的东西营养价值如何?英国和德国研究人员日前在英国《古生物学》杂志上发表论文说,他们模拟1.5亿年前的大气环境,种植蜥脚类恐龙爱吃的植物,发现这些巨型素食者的营养状况比原先认为的要好。
蜥脚类恐龙是地球上出现过的最大陆生动物,在侏罗纪和白垩纪分布广泛,知名成员包括梁龙、迷惑龙、马门溪龙等。这类恐龙有着长脖子、长尾巴和粗壮的四肢,体长可达30多米,以蕨类、银杏等植物为食。
在蜥脚类恐龙繁盛的时代,地球气候与今天大不相同,不同地区温差较小,大气二氧化碳含量高。此前一些研究认为,二氧化碳含量升高会导致植物长得更快,但营养价值降低。
地球大气二氧化碳浓度目前约为400ppm(1ppm为一百万分之一),中生代很长时间内都高于这一水平,最高曾突破2000ppm。
英国利兹大学等机构研究人员设置了潮湿、温和的室内种植环境,二氧化碳浓度从400ppm到2000ppm不等,种植多种中生代植物。随后采集叶子,干燥、磨碎后用人工发酵系统处理,模拟恐龙的消化过程。
分析显示,在二氧化碳浓度高的环境中,许多植物对于恐龙来说,营养价值比以前估计的高得多。这意味着食草性恐龙的平均食量比预期的要低,同样规模的生态系统能养活更多的恐龙,种群密度最高可比原先认为的高出20%。
研究人员说,此前研究是根据昆虫代谢机制进行的,而恐龙与昆虫对植物能量的利用率可能大不相同,因此他们开展的新实验与此前研究结果并不一致。了解恐龙饮食结构有助于人们更好地认识恐龙的生活方式。这种方法还可用于研究其他已灭绝的巨型食草动物,例如一些现代哺乳动物的祖先。
2018-07-26