新墨西哥晚白垩世恐龙揭示灭绝前的高多样性与地域性

《SCIENCE》：Late-surviving New Mexican dinosaurs illuminate high end-Cretaceous diversity and provinciality

长期以来，关于非鸟类恐龙在白垩纪末期（K–Pg边界，66 Ma）是突然灭绝还是逐渐衰退存在争议。Flynn等人通过精确测定新墨西哥州Naashoibito组的地质年代并建立生态模型，发现恐龙在灭绝前仍保持高多样性和地域性分布，表明小行星撞击是导致其灭绝的直接原因，而非长期衰退。这项研究为理解大灭绝事件提供了关键证据。

　　

在地球历史的长河中，白垩纪-古近纪（K–Pg）界线（约6600万年前）发生了一次标志性的生物大灭绝事件，约75%的物种消失，其中最引人注目的便是非鸟类恐龙的绝迹。科学界普遍认为，一颗小行星的撞击是这次灭绝的主要驱动力，但关于恐龙在灭绝前的状态——是依然繁盛还是早已走向衰退——却争论了数十年。这一争议的根源在于化石记录的局限性：目前唯一保存完好且年代精确的白垩纪末期陆地动物群主要来自北美大平原北部，如著名的地狱溪组（Hell Creek Formation）。这单一的样本可能无法代表全球情况，使得我们难以判断恐龙的命运是骤然终结还是漫长衰落的终点。

为了解开这个谜团，一项发表在《科学》（Science）杂志上的研究将目光投向了更南方的地区——新墨西哥州的圣胡安盆地（San Juan Basin）。该地区保存着丰富的化石，但其关键地层单元Naashoibito段（Naashoibito Member）的年代一直存在争议，先前被认为属于白垩纪晚期较早的马斯特里赫特阶（Maastrichtian，约7000万年前），而非最末期。如果其年代确属最末期，那么其中的恐龙化石将为了解灭绝前夕的恐龙世界打开一扇新的窗口。

研究人员通过整合古地磁学（magnetostratigraphy）和碎屑锆石⁴⁰Ar/³⁹Ar地质年代学（detrital sanidine ⁴⁰Ar/³⁹Ar geochronology）技术，对Naashoibito段进行了高精度的年代测定。他们测量了多个地层剖面，并分析了来自含恐龙化石层位的碎屑长石晶体。关键样本H13-SJ-14（来自著名的“34号骨骼地点”）获得了66.38 ± 0.08 Ma的最大沉积年龄（MDA, Maximum Depositional Age），而另一个样本H08-Sand-08的MDA为66.87 ± 0.04 Ma。结合古地磁数据，这些结果表明Naashoibito段的恐龙生活在白垩纪最末期的地磁极性时C29r（Chron C29r）内，距离K–Pg边界仅约34万年，与北部地狱溪动物群是同时代的。这证实了Naashoibito段保存了真正意义上的“最后一批”恐龙。

除了精确断代，研究团队还采用多元统计和生态相似性分析方法，对北美拉腊米迪亚古陆（Laramidia）晚白垩世（坎帕阶Campanian和马斯特里赫特阶Maastrichtian）至早古新世（丹尼阶Danian）的陆地及河湖相脊椎动物化石数据进行了分析。他们运用K均值聚类（k-means clustering）等方法，旨在检验这一时期动物群是否存在生物地理分区（省际性，provinciality），以及这种分区模式是否随时间变化。

Age of uppermost Cretaceous deposits within the San Juan Basin

通过高精度地质年代学分析，研究人员确定新墨西哥州圣胡安盆地Naashoibito段（Kirtland组）的沉积年龄为最晚白垩世（约66.4至66.0 Ma），其主要的含恐龙化石层位被限制在K–Pg边界前的34万年内。古地磁分析将本地极性带A+和B-分别对应于地质极性年表（GPTS）中的C30n和C29r极性时。这表明Naashoibito动物群与北部地狱溪动物群同时代，并且其恐龙很可能一直存活到K–Pg边界事件发生。

Latest Cretaceous and early Paleocene faunal provinciality

生态建模分析表明，在整个晚白垩世（包括坎帕阶和马斯特里赫特阶）以及进入古近纪的丹尼阶，北美陆地脊椎动物都保持着较高的多样性和地域性（省际性）。在每个时期（坎帕阶、马斯特里赫特阶、丹尼阶）都识别出两个最佳的生物地理省。恐龙在整个晚白垩世都呈现出明显的省际分化，而哺乳动物在坎帕阶有分区，在马斯特里赫特阶变得单一化（ cosmopolitan），在灭绝事件后（丹尼阶）又重新出现分区。判别分析表明，温度是控制白垩纪生物地理分区的主要因素，而空间位置（地理）在灭绝事件后作用变得显著。这挑战了先前认为马斯特里赫特阶恐龙动物群趋于均一、多样性低的观点。

Discussion

综合地质年代学和生态学分析的结果，这项研究得出了几个关键结论。首先，新墨西哥州Naashoibito段的恐龙是白垩纪最末期（马斯特里赫特阶最晚期）的成员，它们持续生存到C29r极性时，很可能直到K–Pg边界才灭绝。这些恐龙包含多种类群、体型和食性，表明它们在灭绝前在新墨西哥州地区依然繁盛。其次，定量生态分析证实，北美西部在白垩纪末期并非是一个低多样性、均一化的动物区系，而是保持着高度的省际性和空间贝塔多样性（spatial beta diversity）。这意味着恐龙在灭绝前的最后几十万年里，仍然是多样化的，并且分区占据着不同的地域性生态系统。这种模式主要由温度梯度驱动，而非简单的南北地理分隔。

这一发现有力地反驳了“恐龙在白垩纪末期因长期衰退而易于灭绝”的假说。相反，证据支持非鸟类恐龙是在其多样性和生态系统结构仍然健全的情况下，被小行星撞击事件 abruptly struck down（突然击倒）。此外，研究还指出，在K–Pg灭绝事件之后，哺乳动物在南北拉腊米迪亚都迅速多样化，早期的“复苏”动物群（如Puercan 2生物带）在圣胡安盆地于边界后约30万年内就出现了，其分类多样性和生态功能（食性、体型）都远超白垩纪最晚期。同时，白垩纪就存在的温度和地域差异在古近纪依然持续，表明灭绝事件并未使动物群均质化。与二叠纪末大灭绝后生态系统恢复缓慢相比，白垩纪末灭绝后哺乳动物的快速崛起凸显了这次事件的不同特性。

总之，这项研究通过为关键但年代存疑的化石地点提供精确的年代框架，并结合先进的生态建模，重塑了我们对白垩纪末期恐龙世界最后篇章的理解。它强有力地表明，恐龙并非“日薄西山”，而是“猝然离场”，小行星撞击是导致其灭绝的直接原因。这不仅解决了古生物学领域一个长期悬而未决的争论，也为了解大灭绝事件如何重塑地球生命历程提供了至关重要的见解。