很久以前的极端气候变化可能有助于推动爬行动物的进化

2.52亿年前的大灭绝只是三叠纪爬行动物占据主导地位的一个原因

在这位艺术家的演绎中，大约 2.4 亿年前，在地球历史上最温暖的时期之一，一种食肉红龙类动物——鳄鱼和恐龙的近亲——猎杀了小型滑翔爬行动物。

没有什么比大规模灭绝更能打开生态位并清除竞争，加速一些幸运幸存者的进化了。或者有吗？一项新的研究表明，气候变化的速度可能在加速进化方面发挥同样重要的作用。

该研究侧重于 5700 万年的爬行动物进化——在二叠纪末期（SN：12/6/18）大灭绝之前、之中和之后。大约 2.52 亿年前，由于火山活动增加，二氧化碳被泵入大气和海洋，引发了这场灭绝事件，导致地球上高达 86% 的物种灭绝。然而爬行动物从混乱中恢复得相对较好。由于它们滑入新的生态位，它们在那个时候爆发的物种多样性被广泛认为。

但是，研究人员说，二叠纪早期就已经发生了快速的气候波动，爬行动物多样化的激增也是如此。研究人员在 8 月 19 日的《科学进展》上报告说，对 125 种爬行动物物种的化石进行分析表明，爬行动物进化多样性的爆发与整个二叠纪以及进入下一个地质时期三叠纪的数百万年的相对快速的气候波动密切相关。

英国南安普顿大学的地质学家杰西卡·怀特塞德 (Jessica Whiteside) 表示，科学家们对进化的理解正在扩大，因为他们越来越关注进化与环境变化之间的联系，他从事大规模灭绝研究，但并未参与这项新工作。“这项研究必将成为该对话的重要组成部分。”

为了研究爬行动物的进化，哈佛大学的进化古生物学家 Tiago Simões 及其同事精确测量和扫描了 2.94 亿至 2.37 亿年的爬行动物化石。研究人员总共检查了 20 个国家的 50 个研究机构的 1000 个标本。对于气候数据，该团队使用了基于氧同位素数据的现有海面温度大型数据库，该数据库可追溯到 4.5 亿年前，于 2021 年发布。

通过密切跟踪这么多物种的身体、头部大小和形状的变化，并结合气候数据，研究人员发现气候变化速度越快，爬行动物的进化速度就越快。研究小组发现，爬行动物多样化速度最快的不是在二叠纪末期灭绝，而是在几百万年后的三叠纪，当时气候变化最迅速，全球气温异常炎热。Simões 说，这段时间的海洋表面温度飙升至 40 摄氏度或 104⁰ 华氏度——大约是热水浴缸的温度。

Simões 说，一些物种的进化速度确实不如它们的近亲。他说，例如，体型较小的爬行动物已经准备好生活在迅速变暖的气候中。由于它们的表面积与身体的比例更大，“小型爬行动物可以更好地与周围环境进行热量交换”，因此比大型动物保持相对凉爽。

“较小的爬行动物基本上被自然选择强迫保持不变，而在同一时期，自然选择告诉大型爬行动物'你需要立即改变，否则你将灭绝，' ”西蒙斯说。

这种被称为小人国效应的现象并不是一个新的提议，Simões 说，并补充说它已经在海洋生物中得到了很好的证实。“但这是第一次在地球历史上的这个关键时期在有肢脊椎动物中对其进行量化。”

Simões 及其同事的详细工作已经完善了爬行动物及其祖先的复杂进化树。但是，目前还不清楚很久以前哪个在爬行动物进化中发挥了更大的作用——所有那些在二叠纪末大规模灭绝之后开放的生态位，或者灭绝事件之外的剧烈气候波动。

“我们不能说哪个更重要，”Simões 说。“如果没有其中任何一个，三叠纪的进化过程和爬行动物在陆地生态系统中占据全球主导地位的过程将会大不相同。”