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恐龍消失於6千5百萬年前的白堊紀-第三紀滅絕事件,同時間還有許多生物也跟者滅亡,包含:菊石、滄龍科、蛇頸龍目、翼龍目、草食性的烏龜與鱷魚、大部分鳥類、以及原始哺乳類。自從70年代以來,有許多研究試圖探索這次滅絕事件的原因,並形成數個理論。通常的解釋是一個撞擊事件造成了滅絕,有些科學家提出其他理由,或者是幾個綜合事件導致這次滅亡。
在恐龍時代末期,極區並沒有冰帽,海平面比現在高出100到250公尺。地球各地的氣溫差異不大,極區與赤道地區的氣候相差不到25°;整體而言較今日暖和,極區的氣溫高於現在的氣溫約50°[116][117]。
恐龍時代的大氣成分也與今日有極大差別。二氧化碳是今日的12倍,氧氣則佔了大氣的的32%到35%,而今日只佔了21%。但是在晚白堊紀,地球的環境有顯著的變動。火山活動增加,造成氣候變冷,二氧化碳比例下降,氧氣比例開始變動。有些科學家認為氣候變化、低氧氣比例,可能是滅亡的直接原因。如果恐龍的呼吸系統類似現代鳥類,牠們的呼吸效能將會有困難,需要更多氧氣才能維持巨大體型的需要[11]。
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