恐龙的牙齿就像“气候时间胶囊”，揭开了地球古老温室气候的秘密
在美国蒙大拿州默里牧场发现的霸王龙骨架。图片来源：Naturalis生物多样性中心
（化石网cnfossil.com）据美因茨大学：一个以前未被开发的信息来源现在为恐龙时代的地球气候提供了新的线索。化石恐龙牙齿表明，在中生代，即2.52亿至6600万年前，大气中的二氧化碳浓度远高于今天。哥廷根、美因茨和波鸿大学的研究人员在分析恐龙牙齿牙釉质中的氧同位素后确定了这一点。
科学家们使用了一种新的创新方法来检测所有三种天然氧同位素的相对比率，为地质气候研究开辟了新的前景。此外，同位素数据显示，当时所有植物的初级产量是目前产量的两倍。这可能是恐龙在地球上漫游时气候特别活跃的原因之一。该研究项目的结果最近发表在《美国国家科学院院刊》上。
研究小组调查了在北美、非洲和欧洲发现的恐龙牙齿的牙釉质，这些牙齿可以追溯到侏罗纪晚期和白垩纪晚期。牙釉质是最稳定的生物材料之一。它含有恐龙在呼吸过程中会随着空气吸入的三种氧同位素。
空气中氧气中单个同位素的比率是由大气二氧化碳水平的变化和植被的光合活性决定的。由此产生的联系意味着恐龙牙齿可以用来得出恐龙时代气候和植被性质的结论。
在大约1.5亿年前的晚侏罗纪，大气中含有大量的二氧化碳（CO₂) 是工业化开始前，即人类活动导致大量温室气体释放到空气中之前的四倍。大约7300万至6600万年前，在白垩纪晚期，CO的相应浓度₂ 是工业化前水平的三倍。
研究小组发现，霸王龙和Kaatedocus siberi的某些牙齿含有不寻常的氧同位素组合。这可能是CO峰值的证据₂ 空气中可能归因于火山活动的水平，例如白垩纪末期在德干地盾的泛滥玄武岩地区发生的大规模火山爆发。陆地和水生植被在全球范围内光合作用更为活跃，这也可能归因于CO的水平₂ 年平均气温较高。
加拿大阿尔伯塔省出土的霸王龙牙齿。图片来源：Thomas Tütken
在美国怀俄明州豪牧场发现的一具带牙齿的Kaatedocus siberi头骨。图片来源：Sauriermuseum Aathal
新的结果代表了古气候学的突破。迄今为止，研究人员主要使用土壤碳酸盐和所谓的海洋替代品来重建过去的气候。海洋代理是海洋环境中存在的间接指标，与所调查的参数密切相关，因此它们代表了这些参数的代理。
不幸的是，所获得的结果存在不确定性。通过分析牙齿化石中的三种氧同位素，研究人员开发了第一种专注于陆生脊椎动物的方法。
“我们的方法为我们提供了对地球过去的全新见解，”该论文的主要作者、哥廷根大学地球化学和同位素地质系的Dingsu Feng博士说。“我们现在有可能利用牙釉质化石来研究早期地球大气的组成以及当时陆地和海洋植被的生产力。这对我们理解长期气候动力学至关重要。”
正如冯所指出的那样，恐龙正在成为气候专家：“它们的牙齿记录了1.5亿多年前的气候，我们终于能够读取这个记录了。”
“通过我们对全球初级生产的研究获得的信息提供了海洋和陆地食物网的重要证据，否则很难获得，因为可用的植物生物量限制了生态系统中物种的丰度和数量以及食物链的长度，”JGU生物与分子进化研究所的合著者Eva M.Griebeler教授强调。
JGU古生物学家Thomas Tütken博士也是这篇文章的合著者，他补充道：“对牙釉质中三种氧同位素的分析使我们能够测量呼吸空气和饮用水吸收的氧气比例。这使我们对恐龙的生理学和古生物学有了更深入的了解，但同样可以用于研究其他脊椎动物物种。”
因此，陆地脊椎动物牙釉质中三种氧同位素的定量研究为我们了解地球历史上大气成分以及气候和环境条件的变化提供了新的见解。
