有关北美恐龙进化的新问题

麻省理工学院的科学家精确地标出了在美国西南部发现最早的恐龙化石的岩石，这引发了有关恐龙何时在北美进化的疑问。

侏罗纪和白垩纪时期是恐龙的黄金时代，在此期间，史前巨人在地球上漫游了近1.35亿年。古生物学家从这些时期发掘出许多化石，表明恐龙在世界范围内是丰富的。但是很难确定恐龙何时何地存在。

在阿根廷发现的化石表明，大约在2.3亿年前的三叠纪晚期，最早的恐龙可能出现在南美。那时，今天的大陆被融合在一个称为Pangaea的单一大陆中。以前在北美发现的化石促使人们猜测，直到大约2.12亿年前，恐龙才出现在那里-明显晚于南美。科学家基于环境因素或巨大的沙漠屏障，设计了多种理论来解释恐龙在北美的延迟出现。

但是，麻省理工学院的科学家现在可以从以下理论中受益：他们 。更重要的是，他们证明了这些最早的恐龙与近距离的非恐龙亲戚共存，并且进化出的恐龙也存在了超过1200万年。更令人迷惑的是，他们确定了一个比含恐龙的岩石还要古老的1600万年的缝隙，在岩石记录中没有发现任何脊椎动物（包括恐龙）的痕迹，或者相应的岩石已被侵蚀。

麻省理工学院地球，大气与行星科学系的研究科学家Jahan Ramezani说：“就在我们发现最早的恐龙的那个地平线以下，整个沉积盆地的化石和岩石记录之间存在很长的差距。”“如果唱片不存在，那并不意味着恐龙就不存在。这意味着要么没有保存化石，要么我们还没有发现它们。这告诉了我们恐龙仅起源于南美并传播到世界各地的理论没有坚实的基础。”

Ramezani在《美国科学杂志》上详细介绍了他的年代学分析结果。这项研究的共同作者是麻省理工学院的罗伯特·R·史罗克（George R. Shrock）地质学教授山姆·鲍林（Sam Bowring）和罗德岛大学（University of Rhode Island）的地球科学教授戴维·法斯托夫斯基（David Fastovsky）。

同位素天文钟

恐龙早期进化的最完整记录可以在阿根廷找到，那里的沉积岩层保留了独特的进化过程：在三叠纪晚期，在侏罗纪之前，首先出现了恐龙的“前体”，随后出现了具有恐龙样特征的动物，然后发展了恐龙，或者说它们是完全进化的。每个动物群都被发现在一个独特的岩层中，几乎没有重叠，揭示了一般的进化史。

相比之下，北美地区的恐龙记录有些泥泞。三叠纪晚期最丰富的化石是在称为Chinle层的岩石层中发现的，该层位于亚利桑那州，新墨西哥州，犹他州和科罗拉多州的部分地区，在石化森林国家公园中暴露得最好。科学家此前曾对过这种形成的孤立层进行了测年，并确定了在新墨西哥州发现的最早的类恐龙动物，这种动物出现于2.12亿年前。

拉梅萨尼（Ramezani）和鲍林（Bowring）试图更精确地确定整个地层的年代，包括发现了最早的恐龙化石的地层。该小组从沉积岩裸露的层中采集了样本，这些样本大部分来自Chinle组各部分的火山碎屑。在实验室中，研究人员将岩石粉碎成粉，并分离出单个的微小的锆石颗粒。锆石是一种在火山喷发前不久在岩浆中形成的含铀矿物。从锆石结晶的那一刻起，铀就开始从矿物中分解为铅，正如Ramezani解释的那样，“计时器开始计时”。研究人员可以测量铀与铅同位素的比率，以确定锆石的年龄，并由此推断出其所在的岩石的年龄。

亚利桑那石化森林国家公园的蓝梅萨地区包含Chinle组的晚三叠世陆相沉积岩。在蓝梅萨附近，发现了记录有最古老记录的恐龙遗迹。

独特但不完整的记录

研究小组分析了锆石的非结晶颗粒，并为Chinle组的每个沉积间隔绘制了精确的年龄图。拉梅扎尼根据岩石年龄发现，实际上在新墨西哥发现的化石不是北美最早的恐龙。取而代之的是，在亚利桑那州发现的化石似乎年代久远，发现于长达2.23亿年的岩石中。

拉梅萨尼的分析表明，在北美的这种混合中，恐龙的早期亲戚显然与更多进化的恐龙共存了超过1200万年。

“在南美几乎没有重叠，”拉梅萨尼说。“但是在北美，我们看到了这些群体共存的独特间隔。您可以将其视为尼安德特人与现代人类并存。”

拉梅萨尼虽然着迷不已，但他说，这一时期并没有为北美最早的恐龙何时出现提供过很多启示。

Ramezani说：“我们的记录以高级格式开始，这一事实告诉我们有一个先前的历史。”“不仅仅是先进的恐龙突然出现在2.23亿年前。北美一定有先前的进化-我们还没有发现任何较早的恐龙。”

他说，恐龙何时才出现在北美的答案可能是在下部的Chinle地层及其下方，有1600万年的空白，那里没有任何化石，恐龙或其他任何化石。没有任何化石是不明显的。拉梅扎尼指出，化石的保存是“一个特殊的过程，需要特殊的环境”。恐龙很可能在此期间首次出现。如果他们留下任何化石证据，则可能已被删除。

拉梅扎尼说：“每一项这样的研究都是向往过去，以试图重建过去。”恐龙真的升到了金字塔的顶端。是什么使它们如此成功，以及它们在主导陆地生态系统方面所发展出的进化优势是什么？一切都可以追溯到他们的开始，直到三叠纪晚期才开始出现。

明尼苏达州圣保罗麦卡莱斯特学院的地质学教授雷蒙德·罗杰斯（Raymond Rogers）说，新的日期提供了一个框架，可以用来检验其他恐龙进化论。

罗杰斯说：“在解决与恐龙的起源和迁徙有关的进化假设之前，需要做这种认真的工作。”Chinle化石记录中的这一空白使得比较北美和南美恐龙记录成为问题。鉴于这项新研究，可能需要重新考虑与北美和南美恐龙进化时间有关的现有假设。

这项研究得到了美国国家科学基金会的资助。

出版物：Jahandar Ramezani等人，“美国亚利桑那州和新墨西哥州下Chinle组地层的修订年代地层：恐龙晚期三叠纪演化的高精度U-Pb地质年代学约束”，AJS，2014年，第1期。 314号6 981-1008；土井：10.2475/06.2014.01

图片：荷西·路易斯·奥利瓦雷斯（Jose-Luis Olivares）/麻省理工学院（Malka Machlus提供的原始背景图片）；马尔卡·麦克鲁斯（Malka Machlus）