哈佛研究:「大死亡」前爬行類已因氣候變化有爆炸性演化

就在 2.5 億多年前, 即二疊紀末期至三疊紀開始期間,爬行類動物的演化速度和多樣性都有爆炸式增長,出現令人眼花繚亂的各種能力和身體特徵,並助牢固地確立了牠們當時的霸主地位,以及現時仍是世上最成功和最多樣化的其中一類動物群體。

過去,學界都認為爬行類的成功多得史上兩次嚴重滅絕事件(分別是 2.61 億年前的瓜德魯普世末期滅絕事件 Capitanian extinction event 和 2.52 億年前的二疊紀-三疊紀滅絕事件)消滅了牠們的競爭對手。不過,最新刊於《科學進展》的哈佛研究指出,早期爬行類的形態演化和多樣性,不僅在這些較大規的模滅絕事件發生前幾年就開始了,而是直接由最初導致滅絕事件的氣候變化尤其是氣溫上升直接驅動。

圖:Henry Sharpe

有參與研究的哈佛大學古生物學家 Tiago Simões 指出,研究突顯了有兩個主要因素推動爬行類的成功,不單是生態系統中的空缺,還有過去從無想過的氣候變化;氣候變化直接觸發了適應性反應,這些形態學的變化令一些爬行類表現得很好,數以千萬年後直到今天仍然存活。

團隊在研究中列出許多爬行類發生的巨大解剖學變化,當中包括鱷魚和恐龍的祖先,這些變化是對在 2.6 到 2.3 億年前的主要氣候變化的直接反應。發現對現代氣候變化造成的後果也有重要啟示,因為現時人類釋放到大氣中的二氧化碳速度大約是 2.52 億年前由氣候變化推動的二疊紀-三疊紀滅絕事件(俗稱「大死亡」)的 9 倍。

這項研究涉及近 8 年的數據收集,團隊前往 20 多個國家和 50 多個不同的博物館為 1,000 多隻爬行類化哥進行了大量的攝影和電腦掃描,從而建立一廣泛數據庫,並用最先進的統計方法進行分析,以生成演化時間樹,揭示早期各爬行類之間的關係、譜系最初起源的時間,以及其演化速度。然後,他們將其與數百萬年前的全球溫度數據作對比。

團隊發現爬行類的身軀多樣性在「大死亡」前約 3,000 萬年開始,表明這種爆炸性變化並非像以前一樣認為由滅絕事件引發。不過,滅絕事件確實幫助牠們做好演化準備。

數據還顯示,全球氣溫上升始於大約 2.7 億年前,並持續到至少 2.4 億年前,隨後大多數爬行類的身體發生了快速變化。例如,一些較大的冷血動物演化成更小,更易於降溫;部分爬行類亦為了同樣的效果演化成生活在水中,但這一組的爬行類仍有較多繼續滅絕。

第一批蜥蜴和大蜥蜴的小型爬行類祖先與其大型爬行類近親走上了不同的演化之路。隨著溫度升高,小型爬行類的演化速度減慢並趨於穩定。團隊認為,這是因為體型較小的爬行類已更適應了不斷上升的溫度,相比大型爬行類相比,地球變熱時小型爬行類更容易從體內釋出熱能。

團隊計劃未來可擴大相關研究,以了解例如蜥蜴和蛇在氣候變化底下,會否有多樣性影響。

來源:

Harvard University, 60 million years of climate change drove the evolution and diversity of reptiles

報告:

Simões, T.R., Kammerer, C.F., Caldwell, M.W. & et al. (2022). Successive climate crises in the deep past drove the early evolution and radiation of reptiles. Science Advances Vol8, Issue 33. doi: 10.1126/sciadv.abq1898

文/AC

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