在2.5億多年前的二疊紀末期和三疊紀初期，爬行動物有了一個驚人的“出場機會”。它們的進化速度和多樣性開始爆發，導致了各種令人眼花繚亂的能力、身體計劃和特徵。這有助於牢固確立它們已滅絕的血統和今天仍然存在的血統，成為世界上有史以來最成功和最多樣化的動物群體之一。在很長一段時間裡，科學家們將這種繁榮解釋為爬行動物的競爭被地球歷史上最大的兩次大規模滅絕事件所消滅了。這些事件發生在大約2.61和2.52億年前。
由哈佛大學領導的一項新的研究改寫了這一解釋，該研究重建了古代爬行動物的身體如何變化，並將其與數百萬年的氣候變化的影響相比較。
哈佛大學古生物學家Stephanie Pierce實驗室的研究顯示，在早期爬行動物中看到的形態進化和多樣化在這些大規模滅絕事件之前的幾年就開始了。此外，它們是由首先導致大規模滅絕事件的原因直接驅動的–氣候變化導致的全球溫度上升。
“我們建議我們有兩個主要因素在起作用–不僅僅是一些科學家一直認為的這種開放的生態機會–而且還有一些以前沒有人想到的東西，那就是氣候變化實際上直接觸發了爬行動物的適應性反應，以幫助建立這種大量的新身體計劃和我們在三疊紀看到的群體的爆發，”該研究的主要作者、Stephanie Pierce實驗室的博士后Tiago R. Simões說。
“基本上，（全球氣溫上升）引發了所有這些不同的形態學實驗–有些實驗效果相當好，並存活了數百萬年直到今天，而其他一些實驗基本上在幾百萬年後就消失了，”Simões補充說。
在最近發表在《科學進展》雜誌上的這篇論文中，研究人員闡述了在許多爬行動物群體中發生的巨大的解剖學變化，包括鱷魚和恐龍的前身，對集中在2.6至2.3億年前的重大氣候變化做出了直接反應。
這項研究提供了一個近距離觀察一大群生物如何因氣候變化而進化的機會，這在全球氣溫持續上升的今天尤其具有現實意義。事實上，今天釋放到大氣中的二氧化碳的速度大約是2.52億年前最大的氣候變化導致的大規模滅絕的時間範圍內的9倍：二疊紀-三疊紀大規模滅絕。
Stephanie E. Pierce說：“全球溫度的重大變化會對生物多樣性產生巨大的、不同的影響。”她是托馬斯-D-卡伯特有機體和進化生物學副教授，以及比較動物學博物館脊椎動物古生物學館長。“在這裡我們表明，二疊紀-三疊紀期間的溫度上升導致了許多動物的滅絕，包括許多哺乳動物的祖先，但也引發了其他動物的爆炸性進化，特別是後來主導三疊紀的爬行動物。”
這項研究涉及近8年的數據收集，並需要大量的攝影工作、CT掃描和大量的護照印章，因為Simões前往20多個國家和50多個不同的博物館，對1000多件爬行動物化石進行掃描和快照。
有了所有的信息，科學家們創建了一個龐大的數據集，用最先進的統計方法進行分析，構建了一個被稱為進化時間樹的圖表。時間樹揭示了早期爬行動物之間的關係，它們的品系何時首次起源，以及它們進化的速度。然後他們將其與數百萬年前的全球溫度數據相結合。
爬行動物身體計劃的多樣化在二疊紀-三疊紀大滅絕之前大約3000萬年就開始了，這使得這些變化顯然不像以前認為的那樣是由該事件引發的。儘管滅絕事件確實有助於使它們進入高速發展期。
數據集還顯示，全球氣溫的上升，從大約2.7億年前開始，至少持續到2.4億年前，大多數爬行動物品系的身體都發生了快速變化。例如，一些較大的冷血動物進化得更小，以便它們可以更容易地降溫；另一些則為了同樣的效果而進化到生活在水中。后一組包括一些後來滅絕的最奇異形式的爬行動物，包括一種類似變色龍的小動物，有鳥一樣的頭骨和喙；一種巨大的長頸海洋爬行動物，曾被認為是尼斯湖水怪；以及一種類似壁虎的帶翅膀的滑行爬行動物。它還包括今天仍然存在的爬行動物的祖先，如烏龜和鱷魚。
產生了第一批蜥蜴的小型爬行動物與它們的大型爬行動物同類相比走上了不同的道路。它們的進化速度放緩，並在溫度上升的情況下趨於穩定。調查人員認為，這是因為小體型的爬行動物已經更好地適應了不斷上升的熱量，因為當地球各地的溫度很快變熱時，它們比大型爬行動物更容易從體內釋放熱量。
科學家們說，他們正計劃擴大這項工作，調查環境災難對具有豐富現代多樣性的生物的進化的影響，如蜥蜴和蛇的主要群體。