地球の暗く寒い最北端には、かつて恐竜の群れが繁栄していた。

恐竜という名前は、1842年にイギリスの古生物学者リチャード・オーウェンによって正式に提案されました。次の世紀には、恐竜は一年中暖かい環境に生息する冷血で動きの遅いトカゲとして描かれました。

1950 年代以降、有名な南極のアンキロサウルスやクリョロフォサウルスなど、（非鳥類の）恐竜の化石が北極や南極で発見されています。

恐竜の研究が進むにつれ、科学者たちは少なくとも一部の恐竜が活発な内温動物（一般に温血動物として知られる）であったことも発見しました。これにより、極地の恐竜は一年中極地に生息していたのか、それとも季節ごとに移動していたのかという疑問が生じます。

プリンス クリーク層 (極地) における恐竜の生態の想像図 (写真提供: Julio Lacerda)

「移動」仮説では、小型恐竜は冬を越すために北極に留まったとされている。大型の草食恐竜（ハドロサウルス類やトリケラトプス類）が移動の主力となり、毎年秋に3,200キロメートルを移動して南の温暖な低緯度地域に向かい、翌年の春に北極に戻ってきました。そして、ティラノサウルスのような肉食恐竜が移動する草食動物を追いかけて、一緒に長い旅を何度も繰り返していたのは壮観な光景でした。

パキリノサウルスの移動を描いた想像図（写真提供：BBC 映画「ウォーキング・ウィズ・ダイナソーズ」のスクリーンショット）

恐竜が一年中極地に生息していたという証拠はほとんどないため、壮大で壮大な恐竜の「移動」仮説が頻繁に言及され、映画にも取り上げられています。

しかし、2021年5月の研究は、恐竜が「一年中極地に生息していた」という仮説を強く支持している。

科学者たちは、アラスカでこれまでで地球最北の恐竜化石の発掘現場を発見した。そこには、極地の恐竜の繁殖、発達、生活に関する新たな知見をもたらす可能性のある、幼少期の恐竜の骨が豊富に含まれていた。

地球最北の恐竜

白亜紀後期（約 7,200 万年前）には、北アメリカはまだ浅い海で分断されていました。

東の大陸はアパラチア、西の大陸はララミディアと呼ばれ、後者はメキシコからアラスカまで広がっており、地球上で最も北で知られている恐竜の化石の遺跡であるプリンスクリーク層が形成された場所です。

プリンスクリーク層の位置と古環境条件: (A) 7200 万年前の北アメリカ (B) 異なる緯度の地層の極夜 (画像出典: 参考文献 1 から改変)

白亜紀後期には極地の氷床は存在しなかったが、化石の証拠からプリンスクリーク層は針葉樹林とシダで構成された北極の森林地帯であったことが示唆されている。

しかし、ここの古代の緯度は北緯80度から85度くらいで、北極圏内に位置します。年間約120日は日光が当たらず、年間平均気温はわずか6.3℃±2.2℃です。一年中暗闇と寒さに包まれています。

長い冬の夜に入ると、ここの恐竜たちは植物の枯れや食糧不足というジレンマに直面するだけでなく、寒冷な気候の侵略にも耐えなければなりません。

もしそうだとしたら、恐竜たちは冬を過ごすために南へ移動するしかなかったのでしょうか？

しかし、プリンスクリーク層の化石群から判断すると、恐竜は留まることを選んだようだ。

北極の「産科病棟」

プリンスクリーク層の堆積物は洪水環境で形成され、何百もの恐竜の骨が積み重なっています。 30 年にわたる現地調査を通じて、科学者たちは、ハドロサウルス類、ケラトサウルス類、ティラノサウルス類、ドロマエオサウルス類、トロオドン類など、鳥類に加えて 7 つの異なる恐竜グループを慎重に選択し、特定しました。大きさや食性は様々で、極地の恐竜の多様性を物語っています。

ここでは恐竜のほかにも多くの哺乳類も発見されましたが、カメやリクガメ、有鱗目動物などの外温動物は見つかりませんでした。これはまた、プリンスクリーク層の温度が外温動物の生存に適していないという 2 つの観点を裏付けています。これら 7 種類の恐竜は哺乳類と同様に内温動物です。

最も驚くべきことは、科学者たちが非常に細かいふるい（≥500μm）を使用して、何百もの小さな恐竜の骨と歯を発見したことです。

骨の組織学的分析によると、これらはすべて孵化期および幼少期の恐竜です。白亜紀後期には、北極圏内のこの海岸平野が少なくとも 7 種類の極地恐竜の生息地であり、そこで繁殖し、巣を作り、孵化していたことは間違いありません...

プリンス クリーク層から発見された 7 種類の恐竜の化石。幼少期の恐竜と成体の恐竜の歯の化石の大きさの比較も含まれています。 (AG) は、トロオドン科、サウロラプトル亜科、パルケロサウルス亜科、レプトケラトプス科、ハドロサウルス科、ケラトプス科、ティラノサウルス科に属する可能性がある (画像出典: 文献 1)

これは恐竜が北極で繁殖した直接的な証拠である。なぜなら恐竜の子は大規模な移動に耐えられず、幼少期に親と一緒に他の場所からここに移動できなかったからである。

では考えてみてください。恐竜は北極で孵化し、一定期間成長した後、極夜が到来する前に南へ移動して冬眠するのでしょうか?

北極圏でのみ

過去の研究によると、恐竜の卵の孵化期間は大きさに応じて約2.5～6か月であることがわかっています。

低緯度に生息していた恐竜にとっては、気温が一年中卵を孵化させるのに適していたため、一年中繁殖することができたのかもしれない。しかし、北極圏内のプリンスクリーク層の恐竜の場合、極夜の影響で卵の孵化に適した気温が1年に約7か月（3月から9月）しか続かなかったため、生存可能な子恐竜は1年に1匹しか生まれませんでした。

大型の恐竜（ハドロサウルスなど）の場合、この巣の幼獣の孵化は遅くとも9月まで完了しない可能性があり、その時点では北極では葉がすでに落ちており、1か月後には約4か月続く極夜に入ります。より小型の恐竜（レプトケラトプスなど）の場合、たとえ6月に赤ちゃんが孵化したとしても、成長と発達に関する研究結果から、秋が来る前に長距離移動を支えられる体格にまで成長することはできないことが分かっています。

プリンスクリーク層の恐竜の孵化期間（画像出典：参考文献 1 から改変）

長い孵化期間、短い繁殖期間、小さい恐竜の子供、成長と発達の限界のため、毎年新しく生まれた恐竜は暖かい南へ移動する時間が足りず、暗闇と寒さを伴う北極に留まらざるを得なかったことがわかります。したがって、これら 7 種類の恐竜は一年中北極に生息していたことになります。

プリンス クリーク層の化石証拠は、恐竜が一年中北極で巣を作り、生活していたという仮説を裏付ける新たな知見を提供する一方で、重要かつ興味深い謎も提起しています。

プリンス クリーク層の極夜の平均気温は -2.0°C ± 3.9°C で、時折 -10°C まで下がり、暗闇が約 120 日間続きます。冬は食糧資源も非常に限られており、困難で危険な環境となります。

それで、これらの恐竜はどうやって生き残ったのでしょうか?

洞窟住居？断食期間？フェザー？

化石情報に限りがあるため、プリンスクリーク層の恐竜が、必要な恒温性に加えて、寒さ、暗闇、季節的な食糧不足に対処するために、北極圏で一年中生活できるようにするためにどのような適応習慣を進化させたのかはまだわかっていません。

他の場所の化石と現代の動物の生理学的習慣に基づいて、次のような推測しかできません。

洞窟住居

小型恐竜にとって、穴を掘ることは越冬に適した戦略でした。冬に入ると、大人の恐竜は自然の洞窟や掘った洞窟を利用し、その中に丸まって幼い恐竜を守り、翌年の最初の太陽の光を待ちました。

アメリカのモンタナ州で白亜紀の恐竜の洞窟の証拠が発見された。長さ2メートルの洞窟の奥深くに、ディプロドクス恐竜の骨格が3つあり、1つは大きく、2つは小さい。

オーストラリアのビクトリア州の高緯度堆積物からも恐竜の洞窟構造と思われるものが発見されており、科学者たちは、穴を掘ることは恐竜が極地環境に適応した進化である可能性があると考えている。

モンタナ州にあるディッゲロサウルス洞窟の写真と図。洞窟の最深部にはディッゲロサウルスの化石が 3 つあります (画像出典: 参考文献 2 から改変)

断食期間

大型の草食恐竜にとって、穴を掘ることはそれほど好ましいことではありませんでした。冬の食糧不足に対処するために秋に体重を増やすというのは、可能な戦略かもしれない。長い断食期間中、彼らは時折、樹皮、シダ、苔を少しだけ食べるだけで間に合うのです。

肉食恐竜はどうですか？雪の中で他の動物を探してみてください...

フェザー

恐竜、特に獣脚類にも羽毛があったことを忘れないでください。

王子渓層では恐竜の羽毛の化石は発見されていないが、遼寧省西部ではさまざまな羽毛恐竜が出現し続けているため、多くの恐竜のイメージは「ハゲトカゲ」から「毛むくじゃらの歩く鶏」に変化した。飛ぶため、カモフラージュするため、異性を惹きつけるため…そしてもちろん、最も基本的な保温機能も欠かせないものとなっています。

遼寧省西部の気候は白亜紀初期には寒く、年間平均気温は約 10 ℃ でした。体長9メートルの捕食動物ユウティラヌスでさえ羽毛で覆われていた。

大型獣脚類恐竜 - ユウティラヌス (写真提供: ブライアン・チュー)

さらに、2019年の研究では、北極の恐竜の羽毛の化石が初めて報告されました。 1億1800万年前、オーストラリア南東部はまだ南極圏内にあり、冬には寒さと暗闇に包まれていました。ここに生息していた恐竜（鳥類を含む）は、湖のそばで偶然羽が抜け落ち、湖の底に沈み、何億年もの間埋もれていました。今では化石の形で再び現れました。

オーストラリアの北極の恐竜の羽毛（画像出典：文献4）

これらの羽毛の化石と組み合わせて、プリンスクリーク層の恐竜を想像してみましょう。

雪が降り、極夜が近づくと、大人の恐竜と生まれたばかりの子恐竜は、適切な避難場所を探してゆっくりと前進しました。いつの間にか、羽根はどんどん白く染まっていきました…

残念ながら、想像力は結局は単なる想像力に過ぎません。極地の恐竜の生態史が明らかになるまでには、まだ長い道のりが残っています。少なくとも 7 種類の恐竜が一年中北極に生息していたことを確認することは、ほんの小さな一歩にすぎません。さらなる答えは、北極圏の奥深くに埋もれ、発見されるのを待っている恐竜の化石に託されるしかない。

参考文献:

[1] Druckenmiller, PS, Erickson, GM, Brinkman, D., Brown, CM, and Eberle, JJ (2021).非鳥類型恐竜による極地の緯度での営巣。カルー。生物学。 31、3469–3478。

[2] Varricchio David J、Martin Anthony J、Katsura Yoshihiro 2007「穴を掘って巣穴を作る恐竜の痕跡と体の化石による最初の証拠」Proc. R. ソシエテ2741361–1368年生まれ。

[3] 徐、

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制作：中国科学普及協会

制作者: 090811mario

制作者: 中国科学院コンピュータネットワーク情報センター