恐龙分类学和古生物地理学-恐龙探秘

时间:2023-12-04 17:39:03

恐龙分类学和古生物地理学

这类研究可能产生有趣的、有点令人意想不到的副产品。这里要提及的一个副产品将系统发育学与地球的地理历史联系了起来。事实上,地球可能对生命的总体模式产生了深远的影响。

恐龙分类学和古生物地理学-恐龙探秘

地球的地质年代表是通过悉心分析裸露于世界各地的岩石序列的相对年龄而拼接起来的。有助于完成这个过程的一个重要因素是岩石中所包含的化石证据:如果采自不同地区的岩石中含有种类完全相同的化石,那么就可以相当有把握地认为这些岩石具有同样的相对年龄。

以大致相同的方式,来自世界不同地区的化石相似性的证据开始显示,各个大陆的位置可能不像今天看起来那么固定。例如,有人注意到,南大西洋两岸的岩石以及其中包含的化石似乎非常相似。而在巴西和南非面貌极为相似的二叠纪岩石中都发现了一类小型水生爬行动物,即中龙。早在1620年,弗朗西斯·培根(Francis Bacon)就指出,美洲、欧洲和非洲的海岸线看起来非常相似(参见图32d),就好像它们能像两块巨大的拼板玩具一样组合起来。基于化石、岩石以及总体形态相一致的证据,德国气象学家艾尔弗雷德·魏格纳(Alfred Wegener)于1912年提出,在过去的年代里,地球上的各个大陆一定占据着与它们今天所处的地方不同的位置,例如,在二叠纪时期,美洲与欧洲和非洲紧靠在一起。由于魏格纳不是一位经过训练的地质学家,他的观点被人们忽略了,或者被认为是无意义的和无法证明的猜测而不予接受。尽管它的说服力似乎不言而喻,但魏格纳的理论缺乏一种机制:常识告诉我们,不可能在地球的固体表面移动像大陆那么大的物体。

然而,常识被证明是靠不住的。在20世纪50年代和60年代,一系列的观察资料积累起来,支持了魏格纳的观点。首先,所有主要大陆的详细模型显示,它们的确可以非常完美地组合在一起,其一致性无法以偶然来进行解释。第二,当各个大陆像拼板玩具一样重新组合在一起时,不同大陆的主要地质特征是连续的。最后,古地磁极的证据证明了海底扩张现象——即大洋底像巨大的传送带一样承载着各个大陆移动,大陆岩石地磁的历史遗迹亦证实,各个大陆确实在时间的长河中发生了移动。实际上,推动大陆移动的“发动机”就是地球内部地核中的热量以及地幔层中岩石的流动性。板块构造理论解释了随着时间的推移,各大陆在地球表面移动的现象,现在这个理论已经得到了普遍接受和证实。

从恐龙进化的观点来看,板块构造理论所带来的启示非常有趣。主要依据古地磁和详细的地层学研究而对过去各大陆形态所进行的重建显示,在所有大陆起源的时候,它们都聚集在一起,是一个单一的巨大陆块,称为泛古陆(“整个地球”)(图32a)。可以说这时恐龙能够在地球上到处漫步,而与这种现象相对应的情形是,种类颇为相似的化石遗存(兽脚类和原蜥脚类)在几乎所有的大陆上都有发现。

在随后的时期,即侏罗纪(图32b)和白垩纪(图32c),很明显,力量超强的地壳构造传送带缓慢但不停地使泛古陆扭曲、瓦解,超级大陆开始分裂。这个过程的最终结果是,在白垩纪结束的时候,尽管在地理布局上仍存在差异(特别注意图32c中印度的位置),但地球上已出现了一些我们看起来非常熟悉的大陆。

根据化石判断,最早的恐龙似乎分布于泛古陆的大多数地区。然而,在侏罗纪和随后的白垩纪时期,实际情况显然是,统一的超级大陆逐渐被涌入其间的海道分开,成为和大陆一般大小的碎块,这些碎块又逐渐漂移、分离。

大陆分离这一固有(受地球制约的)过程在生物学上的一个必然结果是,曾经世界性分布的恐龙居群开始逐渐分化和隔离。隔离现象是生物进化的基础之一——一旦被隔离,生物种群往往会经历进化的过程,以适应它们周围环境的局部变化。在的例子中,虽然我们涉及的是比较广大的地区(大陆),但每个陆块都包含着自己的恐龙居群(以及相关的动物和植物群);随着时间的流逝,每个居群都有机会独立进化,以适应环境的局部变化,这些变化是由诸如纬度、经度、附近的洋流以及盛行的大气条件等因素的逐渐变化而引起的。

逻辑推理告诉我们,实际情况显然应该是,中生代的大陆构造事件影响了恐龙进化历史的范围和总体模式。的确,随着时间的推移,祖先类群的逐渐分化一定在很大程度上加速了该类群作为一个整体的多样化,这样的推测似乎非常合理。正如我们可以用进化分枝图来代表恐龙的系统发育关系,我们也可以将整个中生代地球的地理历史描述为随着各个大陆区域与泛古陆地球“祖先”的脱离而产生的一系列分枝事件。当然,这一大致的方法只是对真正地球历史的简化,因为有时大陆块会拼接在一起,使先前相互隔离的种群融合起来。但至少作为初步概括,它为研究地球历史上一些更大规模的事件提供了一个丰饶的领域。

如果这个恐龙自然历史的模式大体上是真实的,我们也许可以期待通过调查各种恐龙的详细化石记录,以及整个中生代大陆分布的构造模式来发现某些支持它的证据。这种研究方法近年来已得到发展,用于探索恐龙进化历史上出现的一致模式,以及它们的进化历史是否与其地理分布相呼应。