大约6600万年前的白垩纪-古近纪大灭绝是由奇克苏鲁布小行星撞击今天的尤卡坦半岛1、2引发的。这一事件导致了高度选择性的灭绝，灭绝了约76%的物种3、4，包括所有非鸟类恐龙、翼龙、菊石、红石和大多数海洋爬行动物。影响的时间及其后果主要是在千禧年的时间尺度上进行研究的，使得影响的季节不受限制。在这里，通过研究中生代结束当天死亡的鱼类，我们证明了导致白垩纪-古近纪大灭绝的影响发生在北方春季。从塔尼斯撞击诱发的seiche沉积5的鲟鱼类中异常保存的软骨周骨和真皮骨的骨组织学和稳定同位素记录揭示了白垩纪最后几年的年度周期性。每年的生命周期，包括繁殖、摄食、冬眠和夏眠的季节性时间和持续时间，在最新的白垩纪生物分支中有很大的差异。我们假设，北半球春季和南半球秋季Chicxulub撞击的时间对白垩纪-古近纪界线的选择性生物存活有重大影响。
白垩纪-古近纪（K–Pg）大灭绝事件对生物多样性产生了高度影响，但人们对其分类学选择性知之甚少。例如，在古龙中，所有翼龙和非鸟类恐龙都死于K–Pg大灭绝，而鳄鱼和鸟类则存活到古近纪3、4期。据地质学记载，撞击的直接后果，包括撞击玻璃尘降物、大规模森林火灾和海啸，超过3500起 距离奇克苏卢布陨石坑5,6,7,8公里。尽管撞击的直接影响摧毁了大片的地理区域，但全球大灭绝可能是在其后果期间展开的，这涉及到气候的迅速恶化，据估计已经持续了数千年9、10、11。由于缺乏合适的记录，目前尚无法确定这些显著变化开始的季节性时间是否影响了K–Pg灭绝的选择性。
美国北达科他州的塔尼斯事件矿床是一个特殊的seiche矿床，在地狱溪组顶部保存了丰富的白垩纪生物群Thanatocoensis（即大规模死亡组合）。在塔尼斯地区发现的大多数大型化石代表了埋藏在撞击诱发的seiche矿床5内的K–Pg bolide撞击的直接伤亡。撞击发生几十分钟后，地震搅动了塔尼斯河河口的大量水和土壤。当地震向上游推进时，它平流了悬浮物中的骨骼、牙齿、双壳类、菊石、底栖有孔虫（扩展数据图1a-c）和植物物质，同时撞击球体从天空降雨5。在thanatocoenotic蓄积区内，大量的鲟鱼和鲟鱼沿着seiche水流方向定向，并被活埋，鳃中有许多冲击球5（图1，扩展数据图2a，b）。
a、 白鲟FAU的三维渲染。DGS。ND。161.4559.左视图中的T，显示了更高分辨率扫描（如b所示）的位置（白色轮廓）。b、 在一个带有被捕获的撞击球体（黄色）的模型中，对鳃下和鳃进行三维渲染。比例尺，2 厘米扩展数据图2中提供了二维层析数据和完全注释的三维渲染。FAU的三维动画渲染。DGS。ND。161.4559.T作为补充视频1提供。
在马斯特里赫特阶（即白垩纪的最后一个时代），今天北达科他州的气候包括四个季节，这些季节记录在从地狱溪组12、13的其他上白垩纪遗址恢复的树木年轮记录中。在最新的白垩纪期间，塔尼斯位于大约50°N的位置，经历了降雨和温度的明显季节性变化。区域气温被重建为4-6摄氏度 冬季的平均温度高达19摄氏度 13、14年夏季摄氏度。为了揭示K–Pg bolide影响的季节，我们分析了2017年在塔尼斯遗址挖掘的三个白鲟牙齿和三个鲟鱼胸鳍棘中的鲟鱼状骨并置的骨组织学记录（扩展数据图1d–j）。这些骨骼元素保存了从胚胎发育到死亡的不变生长记录，使它们非常适合重建生活史15、16。
为了追踪同位生长并确定骨同位终止的季节，我们首先评估了研究样本中骨生长模式的保存情况。我们制备了六个鲟鱼形标本的真皮骨片作为显微镜载玻片，并对其进行骨组织学评估，在此期间，很容易识别出停滞生长线（LAGs）（图2）。为了使用虚拟高分辨率骨组织学17、18证实滞后的年度性质，在法国欧洲同步辐射设施的光束线BM05上，使用传播相位对比同步辐射显微计算机断层扫描19生成了三维（3D）体积。同步加速器数据的3D特性使骨沉积模式能够在多个横截面平面上进行最佳投影，并以极好的细节解决了季节性和周期性骨并置之间的确切关系。此外，虚拟骨组织学允许我们可视化骨细胞腔隙密度和体积的季节性波动，这在物理2D薄片18中表达不佳（图3c，d）。骨组织学数据（图2、3、扩展数据图3-6）补充了从一个白鲟牙齿中提取的碳同位素增量记录（VUA.GG.2017.X-2724）。
a–e，VUA透射光下的薄片。游戏打得好2017.MDX-3（a），VUA。游戏打得好2017.X-27430M（b），VUA。游戏打得好2017.X-27440M（c），VUA。游戏打得好2017.X-2733A（d）和VUA。游戏打得好2017.X-2733B（e），显示在生命的最后几年骨并置的一致性起搏，在春天终止。红色箭头表示滞后。比例尺，0.5 嗯。
A.𝛿 13C记录在维也纳比迪贝伦尼特（VPDB）参考量表上表示为‰。颜色梯度突出了季节性（夏季）13C营养增加期间的最大值（黄色）和13C营养减少期间的最小值（冬季）（蓝色）之间的理论范围。b、 虚拟厚剖面（0.1 mm深度的平均值投影），显示有利生长季节和年轮期间的生长区，以及有利生长季节以外的滞后区域。c、 虚拟厚切片的细胞密度图51（深度为0.2mm的最小值投影），显示骨细胞腔隙密度和大小的波动，在有利生长季节（橙色）记录了较高的密度和最大的大小，在有利生长季节（紫色）之外记录了较低的密度和较小的大小。在扩展数据图6中提供了具有刻度的更大部分骨骼的比较图像。d、 透射光下的显微镜薄片，显示滞后（红色箭头）和单个生长标记（括号），跨越两个后续滞后之间的距离，包括一个区域和一个环（扩展数据图10b）。在b和c中可视化的扫描数据是在距离物理切片的d薄片约10 mm远的位置获得的，该薄片本身位于a的厚切片的正附近。比例尺，1 嗯。扩展数据图显示了其他五种鲟鱼样鱼类的相应骨组织学数据。3– 5.
断层摄影数据显示，与白鲟骨架相关的撞击球仅存在于其鳃耙5中，而在保存的样本的其他地方则不存在（图1）。鳃耙外没有撞击小球表明，小球已从周围水域中过滤出来，但尚未进入口腔或进一步进入消化道，并且在围死期暴露期间未撞击鱼类尸体。因此，鳃耙中的冲击球累积和seiche波的到来必须同时发生5，这意味着在bolide冲击和白垩纪的最后几分钟期间，鲟鱼类仍然存活并觅食。
利用微X射线荧光法（方法，扩展数据图7-9）评估了样本鲟鱼形骨骼的保存程度，这将揭示可能影响主要稳定同位素组成的潜在埋藏元素交换。微X射线荧光图显示，铁和锰氧化物存在于骨血管管和周围沉积物中（扩展数据图8），但未侵入骨磷灰石（Ca 5（PO 4，CO 3）3（OH，F，Cl））。以高浓度K和Si为特征的碎屑组分仍局限于沉积物基质（扩展数据图8f-j）。骨磷灰石保存了P和Ca的高度均匀分布（扩展数据图9），这证实了这些磷灰石组织的不变保存。因此，白鲟和鲟鱼的骨骼遗骸经历了微不足道的成岩作用，这可能是快速埋藏的结果，也可能有助于早期锰和铁氧化物煤层的形成21、22。精细结构的精细3D保存，包括最初包裹大脑的非骨化组织（扩展数据图2c-f），进一步证明了化石的出色保存和埋藏重组的缺失23。
白鲟的牙齿是通过麦克尔软骨周围的软骨周围骨化形成的。鲟鱼胸鳍棘由真皮骨组成，真皮骨是在间充质（中胚层胚胎组织）25中形成的一种膜内骨骼组织。与软骨内骨不同，软骨周围骨和真皮骨不是通过软骨前体26、27、28的矿化产生的，而是通过一排成骨细胞24、26、27、28分泌的增量骨基质并置来生长的。一个年度生长标记的厚度累积跨越一个较厚（有利）的生长带、一个较薄（缓慢沉积）的环空，最终跨越一个滞后20。我们的显微镜和虚拟骨组织学数据一致显示，这六条鱼在沉积滞后后不久（图2、3、扩展数据图3-6）形成生长区时死亡（即停止生长），这与有利生长季节20的早期阶段一致。本文研究的所有六种鲟类个体的最外层皮质也表现出骨细胞腔隙密度和大小向骨膜表面增加（图3c，扩展数据图5、6）。在所有样本中，该密度仍低于前几年记录的最高密度和平均尺寸（图3c，扩展数据图3-6，10b）。由于骨细胞腔隙密度和大小模式在前几年一直呈周期性变化，在此期间，它们在生长季的高峰期达到峰值，因此，最后记录的生长季在死亡时尚未达到峰值（图2、图3、扩展数据图3-6、图10b）。
推断的年增长周期由稳定碳同位素（𝛿 13C sc）档案记录了数年来生长中骨骼的季节性饮食波动。白鲟。游戏打得好2017.X-2724除此之外𝛿 13C sc档案，氧同位素（𝛿 18O sc）在其寿命的最后六年内记录（补充数据表1，扩展数据图10a，方法）。低而恒定的𝛿 VUA中的18O sc值。游戏打得好2017.X-2724反映了白鲟对淡水环境的专属栖息。这意味着它们的骨组织学记录必须捕捉季节性变化，而不是在盐水和淡水栖息地之间迁移。尽管已知现代鲟鱼的生活方式为溯河产卵29、30，但塔尼斯的鲟鱼化石仍有待证实，因为无法获得鲟鱼胸鳍棘的同位素数据（方法为“Micromill”）。值得注意的是，我们所有的鲟鱼和白鲟的骨组织学记录都集中在同一个年度生长阶段，尽管它们可能有不同的生活方式。
像它们现代的近亲一样，塔尼斯群岛最新的马斯特里赫特阶白鲟是滤食性鱼类，它们可能以桡足类和其他浮游动物29、30、31为食。这些鱼类可能经历了一个由食物供应波动决定的年度摄食模式，在春季和秋季之间达到峰值。在最高生产力期间，摄入的浮游动物丰富了滤食性鱼类的生长骨架，与12C 32、33相比，含有13C。因此，周期性升高的白鲟VUA中的13C/12C比率。游戏打得好2017.X-2724（图3a）反映了高食物可用性和高消费的不同时期。白鲟VUA生长记录中的碳同位素记录。游戏打得好2017.X-2724表明，年生长率尚未达到峰值，因此，喂养季节尚未达到高潮，这证实了北方春季死亡。
Chicxulub bolide撞击造成全球热脉冲，点燃了广泛的野火9,34。在这场热浪之后，中生代最后一个北方春季转变为全球影响冬季10。尽管根据该地区（美国怀俄明州）35异常冻结的古植物学指示，已经提出了6月K–Pg影响的时间，但该结论背后的古植物学特征、埋藏推断和地层假设都遭到了驳斥36、37、38和39。此外，撞击后冷却发生在K–Pg撞击10后的头几个月到几十年，这使得记录撞击后冻结条件的代理与撞击事件本身不同步。
在不同的时间尺度40和41上，一系列撞击诱发的现象促成了K–Pg灭绝。在撞击发生后的几天到几个月内，其瞬时效应，例如由喷射物再入34引起的强烈红外辐射，由此引发的野火9、34，以及导致酸雨42的含硫气溶胶的扩散，肯定主要影响了暴露在外的大陆环境。尽管谈判这些敌对条件并不能保证生存，但早期的全分支根除总是意味着立即灭绝。
灾难性的白垩纪末期bolide撞击的季节性时间安排使该事件在北半球的生物生命周期中处于一个特别敏感的阶段。在许多分类群中，每年的繁殖和生长发生在春季。潜伏期较长的物种，如非鸟类爬行动物，包括翼龙和大多数恐龙，可以说比其他类群（例如鸟类）更容易受到突然的环境干扰。南半球的生态系统在南半球的秋天受到了破坏，它们的恢复速度似乎是北半球群落的两倍，这与生物恢复的季节性影响相一致。
地下掩蔽可能有助于二叠-三叠纪（PT）危机的cynodont幸存45。类似地，在南半球肆虐的大规模野火9、34、41可能是冬眠的哺乳动物躲避的，这些哺乳动物已经在洞穴34、41中避难，以迎接南方的冬天。如今，各种哺乳动物46、47以及某些两栖动物、鸟类和鳄鱼48都采用了额外的季节性休眠、迟钝和/或夏眠模式，这可能有助于进一步的地下生存。在K-Pg事件之后，生态网络自下而上崩溃。花卉坏死和灭绝立即影响到依赖初级生产者的物种，而一些能够利用替代资源的动物，例如某些鸟类和哺乳动物，则持续存在。
北半球春季和南半球秋季Chicxulub影响的季节性时间将有助于进一步校准进化模型，探索K–Pg灭绝的选择性以及两个半球之间灭绝和恢复模式的不对称性。分解辐射对K–Pg大灭绝的短期和长期影响也将有助于确定即将到来的全球气候变化造成的灭绝风险和生态恶化模式。独特受限的塔尼斯遗址5为重建中生代结束时当地普遍存在的环境、气候和生物条件提供了有价值的替代物。
2017年8月10日至8月20日，在北达科他州西南部的塔尼斯地区进行了挖掘。在野外采集了白鲟牙齿和鲟鱼胸鳍棘的切片进行组织学研究。
六个样本中有四个是从沉积物基质中挖掘出来的。这些包括所有鲟鱼胸鳍棘（VUA.GG.2017.X-2743M、VUA.GG.2017.X-2744M和VUA.GG.2017.MDX-3）和一个白鲟齿（VUA.GG.2017.X-2724）。白鲟牙齿VUA。游戏打得好2017.X-2733A和VUA。游戏打得好2017.X-2733B属于两个个体，被发现时相互对齐并断裂。为了避免进一步损坏，在薄切片之前，将样品嵌入环氧树脂中。所有试样均用金刚石锯切割并抛光，以获得显微薄片（约50μm厚）和用于微铣削的厚切片（约200μm厚）。样本和取样位置的图像参见扩展数据图1e–j。
在本研究中检查的鲟鱼形真皮骨骼中，可以通过生长标记（GMs）追踪年度生长周期。
GM跨越一个单一的增长周期，通常持续一年，可分为一个区域、一个环空和一个滞后20、52。该区域在活跃或有利生长季节20的相对快速生长期间沉积。当生长季20接近尾声时，生长放缓，随后形成环隙。最后，当生长周期性地停止，直到下一个生长季节开始，并沉积一个新的区域时，就会形成滞后。
在生长区形成过程中，骨细胞陷窝的密度和体积（OL；扩展数据图10a中的亚圆形暗特征）最初随着生长加速而增加。随后，朝向和进入环空，OL密度和体积随着生长速度的减慢而减小。由于延迟与局部成骨的暂时停止相一致，因此只有在新生长区开始沉积时才会表达。所有六个研究样本都显示出相对接近最外层部分生长区的滞后。
在化石骨中，滞后通常表现为轮廓分明的暗线53，通常在相邻骨层之间形成一个连贯性差的界面，从而促进相邻皮质层53之间的（局部）分层。在石化过程中，渗滤产物会在这些间隙中累积，从而（局部）加剧滞后51、53（参考文献52中的图31.3G）。基于这一众所周知的滞后表达（我们也从自己的经验中认识到了这一点；S.S.个人观察），我们一致认为滞后是局部染色的暗线，可能与周向传播的裂纹表面有关，这些裂纹表面平行于骨膜沉积。
除了周期性的季节性因素，同步GM累积，压力可能会导致额外的滞育阶段，导致在一年内的补充标记。在一段时间内停止生长
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