智利和南极洲的化石揭示了恐龙时代的最后“地质瞬间”[幻灯片展示]

对大型露头和含有恐龙、海洋爬行动物和植物遗骸的岩层的分析表明,早在目前普遍接受的新生代之前,南极洲和南美洲之间就存在联系

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研究人员必须从纳塔莱斯港开车数小时到达塞罗吉多牧场,然后开吉普车在土路上到达拉斯奇纳斯哨所。从那里开始,需要步行六个小时才能到达埃尔普埃斯托挖掘地点,期间要穿过丘陵草甸和小溪。

巴勃罗·鲁伊斯,INACH

高原、山峰和裸露的棕色岩石露头的几何形状俯瞰着无尽的橄榄黄色草原山谷。它们的朴素和雄伟——以及成群的骆马和野马——宣告着这是一片典型的巴塔哥尼亚景观。在其中一座山顶上,马塞洛·莱佩凝视着他脚下松散土壤的斜坡。它上面散落着随意排列的透明石头。夕阳斜射的光线照亮了从沙子里突出来的碎片,突然揭示了它们的真实身份。

它们中的许多是分散的化石碎片——成百上千。肋骨尖、圆形的股骨头、从几厘米到一米长的椎骨碎片。在表面之下,人们可以想象更大、更完整的碎片。这是一个鸭嘴龙(属于鸭嘴龙科的草食性恐龙)的岩床,延伸七公里。“这里发生了一些大事,”莱佩说,他是一位古植物学家,也是智利南极研究所 (INACH) 的首席科学家,自 2012 年以来,他一直与一个国际跨学科团队一起挖掘和分析智利最重要的恐龙和植物化石库——在某些方面也是南美洲最重要的化石库。“有数千只动物的骨骼部分被烧毁;也许它们是古代野火的受害者。这有点奇怪。”

鸭嘴龙是迄今为止在非洲大陆上发现的最南端的恐龙,这只是故事的开始。事实上,埃尔普埃斯托、拉斯奇纳斯和塞罗吉多的挖掘地点(靠近阿根廷边境的 Dorotea 和 Cerro Fortaleza 地层的一部分)是白垩纪末期的一种“罗塞塔石碑”:它们为坎帕期和马斯特里赫特期(7200 万年至 6600 万年前)提供了前所未有的高分辨率视图,也就是在致命的希克苏鲁伯陨石撞击之前,地质上的最后几分钟。“这里是一个非常广泛的海洋和陆地记录,记录了迄今为止故事中缺失的部分,它讲述了一个新物种、竞争和生物分布非常活跃的时期,”莱佩说。


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大量的化石包括泰坦龙蜥脚类恐龙(智利最大的恐龙)、海洋爬行动物、木材、花粉、完美形态的罕见花朵以及南美洲最古老的南洋杉树的化石叶(与栎树、柯伊胡和楞加同属于壳斗科)等 40 种其他植物物种。由于这些序列,莱佩的团队正在重建生物地理学,以及南美洲尖端和南极半岛在气候变化时代的环境和地质条件,当时这两个大陆正在形成其现代地理。

白垩纪末期气候变化最显著的影响之一是海平面波动,在短短一百万年内下降了至少 25 米。在几次情况下,当海洋退去时,它在大陆之间留下了陆桥,充当了古代冈瓦纳超大陆的古老岩石上的垫脚石。冈瓦纳

莱佩和他的团队在巴塔哥尼亚和南极洲的詹姆斯罗斯盆地和南设得兰群岛发现的化石支持了海平面至少下降三次的理论,在 7300 万年、7000 万年和 6800 万年前,连续发生了三次冷脉冲。并且它们在新生代(哺乳动物的兴起时代)之前就建立了南极洲和南美洲之间的联系,正如人们普遍接受的那样。“这些降温事件对我们特别感兴趣,因为它们有助于解释陆桥不仅仅是允许动植物交换的走廊,而且可能是物种进化的场所,”莱佩在一个寒冷的下午解释道,他坐在一个已经破旧的棚屋里,在一个燃木炉前。“因此,这里出现了新的范式,即气候变化,而不仅仅是板块构造,是管理新生态位和物种进化机制之一。”

所发现的丰富性让来自智利、巴西、德国、阿根廷和日本的 25 位专家(还在增加)忙个不停;他们每年夏天有大约三周的时间来梳理这些山脉,以获取过去的快照。挖掘地点位于塞罗吉多牧场私人企业所属的 100,000 公顷土地的中心。

该团队主要由智利国家科学技术研究委员会资助,包括古地磁学、花粉、植物、地质学、恐龙和海洋爬行动物方面的专家。这项研究将持续数年,目前正在进行生物地层学、古生物多样性、使用植物化石的过去气候以及锶、碳和氧的同位素分析。它还将研究微型冰晶石(在海洋环境中形成的水合晶体),以及在五个国家的其他研究中心以及不久在英国进行的调查。

时间旅行者

沿着无尽的山坡、山谷和巴塔哥尼亚山顶行走,古生物学家正在地质时间中移动:通过前进或退后几十米,他们从坎帕期到马斯特里赫特期,通过越过下一个山丘,他们降落在新生代。他们也在陆地和海洋之间移动,因为海洋和陆地沉积物序列在某些地方重叠,结果在浅棕色和深棕色的脉络中可见。“这些显然是海洋侵犯和退缩,因为该地区对潮汐敏感——海洋的涨落遵循气候变化,”巴西瓦莱多里奥多斯西诺斯大学 (Unisinos) 的地质学家格森·福斯在指出露头时说。“我们寻找含有有孔虫和其他微化石的土壤块,因为这些是它们所生活海洋条件的极佳指标,因此我们进行彻底的表征和年代测定研究,”他解释说。

另一方面,他在 Unisinos 的同事和同胞古植物学家蒂尔斯·威尔伯格在回忆起他三天前发现的一朵保存完好、可能已有 7200 万年历史并属于茄科的小花时,无法抑制自己的激动。“这很罕见,因为花瓣很脆弱,能找到如此古老且保存完好的花瓣,真是天赐之物,”他说。“我用我的岩镐轻轻地打开薄薄的沉积层,就好像它们是一本书的叶子一样。当我看到它时,我不得不深吸一口气,暂时走开,让我的心跳减慢,让我的眼睛干涸,”他回忆道。

为什么地球的化石记录没有显示 1.2 亿年前的花朵,这正是达尔文本人所称的“被子植物可憎的奥秘”;开花植物在白垩纪时期突然爆发,并继续统治世界直到今天。在最初的花朵下,威尔伯格发现了另一层充满了许多其他花朵,“仿佛它们昨天从树上掉下来一样,”他指出。

“这朵花很棒,我们正在描述它,但南极洲和南美洲之间陆桥理论的关键证据之一是我们在这两个大陆上都发现了南洋杉叶,”莱佩补充道。对这种古老植物的古生物学分析表明,它的种子不能忍受海水,风也不会将其分散到很远的距离。换句话说,南洋杉需要坚实的地面才能前进。“在离这里不远的地方,在被称为埃尔普埃斯托的地区,我们发现了这种属的第一个化石叶,也是迄今为止在南美洲发现的最古老的叶子,”他补充道,并指向地平线。“它有 6800 万年的历史,并且在特征上看起来非常现代。它属于目前居住在巴塔哥尼亚和新西兰的楞加、鲁伊莱和柯伊胡树的同一科。与此同时,同样在 Unisinos 的塔尼亚·林德纳·杜特拉在南极洲发现了迄今为止最古老的南洋杉叶。它们的具体年代正在德国使用放射性方法进行分析,但它们大约在 8300 万至 8100 万年左右。”

然而,南洋杉一直分散到新西兰仍然需要一个令人满意的解释,因为新西兰和澳大利亚之间缺乏可以证明这两个地方存在化石的陆桥。“并非一切都在袋子里,”莱佩笑着说。“另一方面,去年在南极洲的纳尔逊岛,我们发现了一个迄今为止最大和保存最完好的南洋杉叶子的岩床;它们的年龄与塔尼亚·杜特拉的叶子相近。叶子长 15 厘米,适应温暖的条件,因此海平面很高,因此它们可能生活在南美洲-南极洲[之间]断开连接的时刻。我们历史上的下一个南洋杉是这里塞罗吉多的南洋杉。那些叶子不是很大,因此与较冷的天气相关。”

法医工作揭示了另一个令人惊讶的发现:在白垩纪末期,南极洲的森林和南美洲顶端的森林与现代智利瓦尔迪维亚的森林以及巴西南部的森林非常相似。除了南极山毛榉,过去和现在还共有南洋杉科、罗汉松科(针叶树)、山龙眼科(被子植物)、石松科(维管植物)和木贼科(问荆)。很容易想象一只泰坦巨龙缓慢地在它们之间穿行,也许正在咀嚼一口花朵。“南极洲今天在智利的森林中仍然活跃着,”莱佩说。“我需要智利人明白这是非常特别的。”

在某个时刻,我们被八只安第斯秃鹰注视着,它们懒洋洋地在我们头顶盘旋,白色的颈圈在午后的阳光下闪闪发光。偶尔,其中一只会从空中俯冲向那些趴在山坡上休息一段时间的研究人员。“它们来查看我们是否死了,”莱佩指出,“有时它们会靠得非常近,以至于我们可以看到它们的眼睛。”

潜伏的秃鹰、背着铲子和岩石的长途徒步旅行,以及夜晚,唯一将睡眠者与南半球春季寒风隔开的只有帐篷脆弱的织物。这就是在南美洲最南部进行极端古生物学研究的代价。

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