8 Minutės
New direct dates for dinosaur eggs from Qinglongshan
Pirmą kartą tyrėjai tiesiogiai datavo fosilizuotus dinozaurų kiaušinius naudodami karbonatinį urano–švino (U–Pb) geochronologinį metodą — techniką, kurią mokslininkai apibūdina kaip „atominius laikrodžius“ fosilijoms. Tyrimas buvo sutelktas į didelį kiaušinių lizdą, rastą Qinglongshan vietovėje Yunyang baseine centriniuose Kinijos regionuose, ir parodė, kad šis lizdas buvo nusėtas maždaug prieš 85 milijonus metų, vėlyvajame kreidos periode.
Scientific background and site context
Qinglongshan yra pirmasis Kinijos nacionalinis rezervatas, skirtas būtent dinozaurų kiaušinių fosilijoms. Kasinėjimai atskleidė daugiau nei 3 000 kiaušinių eksponatų trijose pagrindinėse kasinėjimo zonomis. Daugelis kiaušinių išlikę breksijoje, breksijos ir silto smėlingų nuosėdų mišiniuose bei smulkiagrūdžiuose smėlinguose akmenyse, ir dauguma jų išlikę artikuliuoti originaliose pozicijose su mažu deformacijos laipsniu. Dauguma egzempliorių atrodo priskiriami vienam kiaušinių tipui, Placoolithus tumiaolingensis, priskirtam Dendroolithidae šeimai ir išsiskiriančiam itin porėta kiaušinio lukšto mikrostruktūra.
Qinglongshan dinozaurų kiaušinių fosilijų muziejaus interjeras
Tradiciniai metodai, ribojantys dinozaurų kiaušinių amžių, remiasi vulkaninės pelenų sluoksnių ar mineralų datavimu šalia fosilinių horizontų. Tokie požiūriai suteikia netiesiogines amžiaus apribojimus: pelenų sluoksniai gali būti senesni arba jaunesni už patį kiaušinių nusėdimą, o vėlesni geologiniai procesai gali iš naujo nustatyti mineralų amžių. Tiesioginis karbonatinis U–Pb datavimas matuoja izotopų santykius pačiame kiaušinio lukšte, leidžiant gauti pirminį datavimą, susijusį su kiaušinio mineralizacijos momentu, o ne pasikliauti aplinkinėmis uolienomis ar horizontais.
Šio metodo pritaikymas prie kiaušinių karbonato fazės yra reikšmingas paleontologijai ir geochronologijai: jis suteikia tiesioginį ryšį tarp fossilinės medžiagos ir absoliutaus laiko skalės, o tai leidžia tiksliau sieti vietinius duomenis su regioniniais ir globalaus masto įvykiais, pvz., klimato pokyčiais ar faunos pertvarkomis vėlyvajame kreidozės laikotarpyje.
Methods: U–Pb carbonate dating as an "atomic clock"
Kiaušinių lizdas, paimtas chronologiniams tyrimams
Tyrėjų komanda atrinko kalcitu užpildytą kiaušinį iš 28 kiaušinių lizdo, įterpto į breksijų turtingą silto smiltakmenį. Naudodami mikro-lazerį, jie abliavo labai mažus karbonato tūrius iš kiaušinio lukšto ir vidinės užpildos, sukurdami aerosolį, kuris buvo analizuojamas masės spektrometru, kad būtų suskaičiuoti urano ir švino izotopai. Kadangi uranas suyra į šviną žinomais greičiais, išmatuoti U/Pb santykiai suteikia absoliutų amžių karbonatinei fazei kiaušinio lukšte — praktiškai atominių matmenų laikrodį, pritvirtintą prie pačios fosilijos.
Konkretesnis metodologinis požiūris apima mikro-lazerinę abliaciją kartu su lauko ar laboratoriniu išdėstymu, pvz., LA-ICP-MS (mikro-lazerinė abliacija su induktyviai susietos plazmos masių spektrometru) ar panašiomis aukštos skiriamosios gebos izotopinių skaičiavimų platformomis. Tokios platformos leidžia tiksliai atskirti U–Pb signalus nuo foninių įtampų ir minimizuoti atmetamus detrito signalus, kurie gali kilti iš aplinkinių įterptų medžiagų. Paruošimo etapai apima kruopštų kiaušinio lukšto paviršiaus valymą, vietos atranką, kad būtų išvengta karbonto įterpimo iš vėlesnių šaltinių, ir kontrolinių mėginių analizę sudėtingoms koreguliacijoms atlikti.
Rezultatai rodo, kad kiaušinių klasteris buvo nusėtas maždaug prieš 85 milijonus metų, su vieno sigma (1σ) neapibrėžtumo langeliu apie ±1,7 milijono metų. Tokios amžiaus ribos sutampa su vietinių ir parengtų šeimininkių uolienų nustatytais amžiais ir suteikia pirmuosius patikimus chronologinius apribojimus Qinglongshan kiaušinių klasterių depozitams.
Svarbu pažymėti, kad karbonatinis U–Pb datavimas turi savo ribotumų: karbonatiniai ženklai gali būti paveikti diagenozei arba vandeninių tirpalų migracijai, todėl rezultatai visuomet tiriami kartu su petrografinėmis analizėmis, mikrostruktūrine mikroskopija ir papildomomis izotopinėmis kontrolėmis, pvz., radiometrine datavimo pagal organines liekanas ar vulkaninius horizontus, kur tokie sluoksniai egzistuoja ir yra aiškiai susieti su kiaušiniais.
Key discoveries and paleoclimate implications
Qinglongshan dinozaurų kiaušinių fosilijų vietovės oro vaizdas
Jei šiuos kiaušinius perkelti į apytiksliai prieš 85 milijonus metų (Ma), jie patenka į vėlyvąjį kreidos periodą — laikotarpį, kuriame po ankstyvesnio kreidos laikotarpio terminio maksimumo stebimi reikšmingi klimato atvėsimai. Globalūs temperatūros rodikliai pradėjo mažėti jau Turonio etape, o tuo metu, kai šie kiaušiniai buvo dedami, aplinkos sąlygos linko link vėsesnio ir galbūt sausesnio klimato. Tokie klimato poslinkiai galėjo sukelti pasirinktinį spaudimą reprodukcijos strategijoms ir inkubacijos elgsenai dinozaurų grupėse.
Porėtos, dendritinės porų struktūros, būdingos Dendroolithidae kiaušiniams, gali atspindėti specializuotą reprodukcijos adaptaciją prie kintančių klimato sąlygų — pavyzdžiui, modifikacijas oro mainams, kiaušinio drėkinimui ir šilumos izoliacijai inkubacijos metu arba prisitaikymą prie inkubacijos požeminėse ar paviršinėse lizdo buveinėse, kur termoreguliacija ir drėgmė skyrėsi nuo ankstesnių laikotarpių. Porų struktūros analizė mikroskopiniu ir tomografiniu būdu gali atskleisti, kaip 효beras altuotos plyšelės formavo deguonies ir vandens mainus per kiaušinio dangalą.
Autoriai teigia, kad Placoolithus tumiaolingensis gali būti pavyzdys specializuotos reprodukcinės strategijos, kuri galėjo neveiksmingėti arba prarasti konkurencingumą klimato atšalimo ir ekologinių pertvarkymų metu. Tiesioginis kiaušinių datavimas atveria galimybes sukurti labiau detalizuotas laiko juostas dinozaurų reprodukcinei ekologijai, populiacijų kaitai ir migracijos modeliams baseinuose, taip pat susieti šias tendencijas su regioniniais klimato indikatoriais, sedimentologiniais duomenimis ir faunos registru.
Be to, išplėstinės analizės, įskaitant stabilųjų izotopų apskaičiavimus (pvz., δ18O, δ13C) pačiame kiaušinio karbonate arba iš sintetinės organinės medžiagos, gali suteikti papildomos informacijos apie vietinius temperatūros ir drėgmės sąlygų skirtumus inkubacijos metu. Kombinuoti daugiamatės metrikos požiūriai sustiprina paleoklimato interpretacijas ir leidžia susieti kiaušinių morfologinius bruožus su aplinkos dinamika.
Future directions and broader significance
Nors paskelbtame tyrime mėginių buvo imta santykinai nedaug kiaušinio lukšto fragmentų, visi jie davė suderintus amžius. Tyrimo grupė planuoja išplėsti mėginių ėmimą per skirtingus stratigrafinius lygius Qinglongshan vietovėje ir ištirti Dendroolithid kiaušinius iš gretimų baseinų, siekiant žemėlapiuoti geografinius ir laiko modelius kiaušinių tipams. Platesnis karbonatinio U–Pb datavimo taikymas žada sukurti pasaulinį rėmą dinozaurų kiaušinių chronologijoms ir susieti reprodukcines elgesio tendencijas su aplinkos ir išnykimo dinamikomis.
Be paleontologijos ribų, mikro-lazerinės abliacijos ir aukštos tikslumo izotopinio skaičiavimo metodologiniai patobulinimai plečia geochronologijos įrankių rinkinį karbonatines fosilijas turinčioms medžiagoms datuoti, leidžiant tvirtai sieti fosilijas su absoliučiu laiku ir gerinti koreliacijas tarp vietinių vietovių bei globalaus masto įvykių. Tai turi reikšmę įvairioms disciplinoms: nuo stratigrafijos ir tektonikos interpretacijų iki klimato modeliavimų ir biologinės evoliucijos rekonstrukcijų.
Ateities darbai galėtų apimti:
- Plačiau reprezentatyvių mėginių ėmimą iš skirtingų stratigrafinių lygių ir erdvinių vietų Qinglongshan komplekse;
- Tarptautinį bendradarbiavimą, siekiant palyginti Dendroolithid ir kitų kiaušinių tipų U–Pb datas iš skirtingų Azijos bei pasaulio baseinų;
- Mikrostruktūrinių ir mikrotomografinių tyrimų integravimą, kad būtų atskleistos porų ir lamelių architektūros sąsajos su inkubacijos strategijomis;
- Kombinuotas stabilųjų izotopų ir chemografinių analizės metodus, skirtus rekonstrukcijoms apie inkubacijos aplinkos mikroklimatą ir mitybos ekologiją;
- Metodologinius tyrimus, orientuotus į karbonatinės fazės atsparumą diagenozei ir izotopinės įrašo išlaikomumą per geologinį laiką.
Tokiu būdu tiesioginis U–Pb datavimas gali tapti standartu, kuris sujungia geo- ir paleobiologines datas į vieningas laiko skalės, leidžiančias tikslesnes evoliucines ir ekologines interpretacijas ne tik Kinijoje, bet ir tarptautiniu mastu.
Expert Insight
„Tiesioginis kiaušinio lukšto karbonato datavimas pakeičia žaidimo taisykles,“ teigia Dr. Karen Mitchell, stuburinių paleobiologė Institute for Paleoenvironments (fikcinė institucija). „Tai pašalina neaiškumus dėl to, ar šalia esantys pelenai ar mineralai iš tikrųjų atspindi užkasimo laiką. Kai metodą taikysime keliuose objektuose, jis gali atskleisti, kaip reprodukcinės strategijos kito reaguojant į klimato svyravimus vėlyvajame kreidos periode.“
Ši ekspertinė pastaba pabrėžia platesnį metodo svarbumą: tiesioginis datavimas leidžia mokslininkams palyginti reprodukcijos duomenis tarp skirtingų regionų ir laiko intervalų be tarpinės, potencialiai klaidinančios informacijos iš aplinkinių horizontų.
Conclusion
Tiesioginis karbonatinis U–Pb datavimas, pritaikytas Qinglongshan kiaušiniams, suteikia pirmuosius neambivalentinius amžius svarbiam dinozaurų kiaušinių rezervatui Kinijoje ir demonstruoja mastelio didinimo galimybes datuoti fosilinius karbonatus. Maždaug 85 milijonų metų senumo rezultatas suteikia naują laikmeninį inkarą tyrimams apie vėlyvojo kreidos ekosistemas, reprodukcijos evoliuciją ir aplinkos spaudimus, kurie formavo dinozaurų įvairovę prieš masinį išnykimą kreidos pabaigoje.
Ateities tyrimai, integruojantys platesnę geochronologiją, mikrostruktūrines, izotopines bei morfologines analizes, padės išaiškinti, kaip reprodukcinės inovacijos ir ekologiniai ribojimai tarpusavyje susiję klimato kaitos metu. Tai leis ne tik geriau suprasti vieno rezervato istoriją, bet ir prisidėti prie globalios dinozaurų biologinės ir ekologinės dinamikos rekonstrukcijos.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą