「跳」出一片新大陸 南極出土青蛙化石 揭開白色大陸的綠色秘史

by:山謬
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當年,摩爾斯博士帶著從南極挖出來的化石返鄉時,並沒有發現一個4,000萬年前的綠色身影,已經隨著他跳上飛機,準備為他揭開南極,這片白色大陸的綠色過往......

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圖為一隻青蛙。這次摩爾斯博士所挖出的青蛙化石,不僅是南極第一具青蛙化石,也是第一具出土於南極的兩棲類生物化石。(示意圖)

Photo: Jared Evans

在南極活蹦亂跳的青蛙

四月中旬,《自然》期刊上刊出一則讓大家非常訝異的研究,瑞典國家自然歷史博物館(Swedish Museum of Natural History)古生物學家摩爾斯博士(Dr.Thomas Mörs)發現南極第一具青蛙化石,也是南極大陸首具出土的兩棲動物化石。

這隻青蛙的出土也對今年稍早,另一份發現南極洲曾經生長著一片熱帶雨林的研究,提供更有力的證據。

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圖為瑞典國家自然歷史博物館繪製出的南極青蛙及生活環境假想圖。

Photo: Pollyanna von Knorr

數千件樣本中的瑰寶

摩爾斯博士所帶領的團隊,曾在 2011、2012及2013年多次到南極進行研究,帶回上千件的樣本,包括睡蓮種子、鯊魚和魟魚牙齒的化石等。

這隻青蛙的化石出土於西摩島(Seymous Island),總共有兩塊,一塊是頭骨,另一塊則是髂骨(Ilium),是青蛙身上一塊重要的骨頭。未參與本次研究的加利福尼亞大學柏克萊分校(University of California, Berkeley)爬蟲類專家威克教授(David Wake)表示:「髂骨大概是青蛙身上最具識別性的骨頭,一個(研究青蛙)的古生物學家最想要的就是一塊髂骨。」

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圖為本次摩爾斯博士所挖到的南極洲青蛙化石的髂骨。

Photo: Thomas Mörs et al.
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摩爾斯博士將挖掘到的髂骨和其他幾種現存青蛙的髂骨進行比較,圖中b–e、g–j標示的骨骼,皆為現存青蛙髂骨的 3D模型。

Photo: Thomas Mörs et al.

髂骨暗示血緣關係

從髂骨之間的相似性來看,古生物學家摩爾斯博士判斷這隻出土於南極洲的青蛙和現在仍在智利森林跳動的頭盔蛙(Helmeted frogs,學名:Calyptocephalellidae,暫譯)很相似。

爬蟲類專家威克教授說道:「他們(頭盔蛙類)是強壯的青蛙,而這是塊健壯的髂骨。」

近親仍在地球活蹦亂跳

這隻在南極出土的青蛙體型並不大,身長大約 4-5公分,比現存的青蛙稍微小一點,摩爾斯博士表示:「牠跟現今的青蛙長得沒什麼不同,不過現存物種身長普遍更長就是了。」

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在出土的南極青蛙生存的年代,南極並非是一片雪白,部分地區曾經覆蓋著一片綠色森林。

Photo: Luca Bravo

南極青蛙記憶中的故鄉 並非一片冰天雪地

這隻出土青蛙印象中的南極,可能跟現代人印象中一片冰天雪地的樣子差距甚遠,在牠生存的年代及地區,南極的氣溫四季差異並不大,部分地區長滿雨林,就像今天智利的安地斯山脈的森林,或是紐西蘭南島森林的樣子。

古生物學家摩爾斯博士表示,他從西摩島帶回來的樣本中還包含了螞蟥(Leech)、睡蓮種子以及哺乳類的化石。他說:「我猜,南極曾經是個充滿各種生物的地方,我們現在只找到了一點點過去生物的化石。」

白色大陸的綠色過往

根據一份稍早的研究顯示,9,000萬年前當地球還處於白堊紀的時候,南極的西海岸並沒有結冰,仍然是一片蓊鬱的森林。

根據科學家的推測,當時白天的溫度大約是攝氏 11.6度,雖然稱不上熱,但如果用現在南極攝氏零下 60度的標準來看,當時的溫度明顯高上許多。

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兩極地區每年總會出現一段永夜時光,對植物來說,長期沒有日照的環境是極為嚴苛的生長環境。

Photo: Nelly Volkovich

植物生長的嚴苛環境,二氧化碳來幫忙

不過,即便是在好幾千萬年前的南極,仍然會遇上長達四個月的永夜,這段時間就有賴當時大氣中含量遠高於現代的二氧化碳形成溫室效應,幫助植物度過永夜。

德國不萊梅大學(University of Bremen)的地球科學家比克特(Torsten Bickert)表示:「目前,我們知道白堊紀時,南極的永夜至少長達四個月。有賴於當時大氣中高濃度的二氧化碳,南極才能保持相對溫暖的氣候。」

南極如何從一片森林蓊鬱的土地,轉變成今天的冰天雪地?

這隻青蛙的出土不僅解開了一些疑惑,也引發了更多謎團。至今,科學家們仍然不清楚中間究竟發生了什麼事,才導致了南極氣溫驟降,變成今天冰天雪地的樣子。

發現南極青蛙化石的古生物學家摩爾斯博士表示:「現在,我們的問題是:『(在這隻青蛙生存的年代)當時究竟有多冷?在冰層開始形成的時候,當時的大陸上還有哪些生物?』」

「這隻青蛙是當時氣候的另一個指標,顯示至少當時的西摩島,仍是一個適合外溫動物,如:蜥蜴或是兩棲類生存的地方。」