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第16章 寻找失落的恐龙时代(2)

这个理论认为大山铺的恐龙是在异地死亡后被搬运到本地区埋藏下来的。其证据包括:(1)如果是原地埋藏,无疑大多数应该是完整或较完整的个体。而事实恰好相反,本地区恐龙化石虽然已经发掘采集了100多个个体,但其中完整或较完整的仅有30多个个体,大约只占总数的五分之一。(2)综观化石现场,除埋藏丰富、保存完整容易被人发现的特征外,还有一种不易被人注意的普遍现象是,靠近上部岩层或地表的化石较为破碎零散,大都是恐龙的肢骨,而且很像经搬运后被磨蚀得支离破碎的样子;同时越是接近上部岩层,小化石越多,如鱼鳞、各种牙齿,遍及整个化石现场,翼龙、剑龙与蛇颈龙的椎体也十分零碎,并具有从南到北依次减少的分布规律。下部岩层则几乎都是体躯庞大的蜥脚类恐龙,保存都不完整,很明显是经过搬运后的结果。(3)砾石层的发现是研究沉积环境的重要根据。大山铺发现的砾石均位于化石层的底部,从其特征判断是经过搬运的产物,可能与恐龙化石群的形成有密切关系。

综合论:

多数科学家认为,大山铺“恐龙公墓”中大部分化石是搬运后被埋藏下来的,也有少部分为原地埋藏。因此这是一个综合两种成因而形成的恐龙墓地。本区恐龙与其他脊椎动物为何如此丰富?如果只有恐龙一个家族在此埋藏,两种理论可能都比较容易被理解。但是除恐龙外,这里还有能飞行的翼龙以及生活在水中的蛇颈龙、迷齿两栖类动物等等,它们的生活环境各不相同。地质研究证明,侏罗纪中期的大山铺是一个洪泛平原,这些古老的爬行动物也可能和现在的动物一样,对生活环境具有明显的选择倾向。恐龙中性情温和的蜥脚类恐龙常常成群结队地生活于地势较低的湖滨平原上;剑龙喜居于距湖滨稍高而常年蕨类丛生的山林中;鸟脚类恐龙以其形态结构轻巧灵活又善于奔跑的特点,活跃于较高的台地上。其他脊椎动物,如翼龙,仅能在湖岸林间低空飞行。

恐龙与这些脊椎动物的生活环境和习性有着极大的差别,但它们为何会集中埋藏到一起呢?大概只能是从不同地点转移过来的;但是为什么又有许多完整的骨架化石呢?这显然又是原地埋藏的产物。最后,从这种种现象看来,只能有一种解释,即大山铺“恐龙公墓”是原地埋藏和异地埋藏两种方式综合而成的。

辽西热河群恐龙大揭秘

辽西热河群是中国著名的中生代陆相地层,在中国古生物地层学研究史上一直占有重要的地位。然而,尽管这套地层中曾经产出过众多的植物化石、无脊椎动物化石和鱼类化石,但是恐龙化石的发现在1996年以前却是凤毛麟角。

鹦鹉嘴龙是过去发现的有限恐龙物种之一,过去仅发现于辽宁省朝阳县胜利乡梅勒营子下白垩统九佛堂组。鹦鹉嘴龙属于鸟臀目角龙亚目,是一类两足行走的素食恐龙。九佛堂组的鹦鹉嘴龙包括两个属种,即蒙古鹦鹉嘴龙和梅勒营子鹦鹉嘴龙。

20世纪90年代中期以来,辽西热河群这片“睡龙之地”一下子醒来了。在短短五六年的时间里,这里出土了大量的恐龙化石,不仅极大地丰富了我们对于恐龙世界的认识,而且为鸟类起源于恐龙的理论提供了充分的证据。

辽西热河群恐龙热的兴起当首推“中华龙鸟”的发现和对其富有戏剧色彩的研究过程。“中华龙鸟”的正型标本是当地农民李荫方先生在1996年发掘出来的,出土地点是辽宁省北票市上园镇四合屯义县组下部页岩层。由于种种原因,这块标本的一半(阳膜)被中国地质博物馆收藏,另一半(阴膜)则被中国科学院南京地质古生物研究所获得。中华龙鸟一开始被季强等研究人员认为是地球上最为原始的鸟类,后来被更正为兽脚目美颌龙科中的一种恐龙。

中华龙鸟大小像鸡,化石形态也像一只在报晓的雄鸡——高昂着头、尾巴翘起。它的头很大,上下颌长满带有小锯齿的尖牙;前肢非常短小,尾巴长得出奇。在它的背部,从头到尾长着一排细丝状的皮肤衍生物,季强等研究人员认为它们是一种原始的羽毛。

此后,辽西热河群的各类恐龙化石就雨后春笋般地被发现了。

发现于义县组下部的第二种兽脚类恐龙化石是粗壮的原始祖鸟化石。原始祖鸟的样子很像电影《侏罗纪公园》里的明星疾走龙。令人最为惊奇的是,它的尾部长出了真正的羽毛!

邹氏尾羽鸟是世界上发现的第二种长出真正羽毛的兽脚类恐龙。不可思议的是,尾羽鸟化石的埋藏地非常集中,所有已知的化石均发现于四合屯北面不足两公里的张家沟,层位也是义县组下部的页岩层。一种解释是,尾羽鸟是一种群居的动物。

尾羽鸟大小和原始祖鸟差不多,它可能属于窃蛋龙亚目,代表一种原始的窃蛋龙类。尾羽鸟的头又短又高,嘴里只长了几颗牙齿;前肢和尾巴都很短。有趣的是,它的胃部有一堆与围岩的岩性根本不同的小石子,显然是类似于现代鸟类胃中常见的胃石,功能是磨碎和帮助消化食物。在兽脚类恐龙中发现胃石真是异常罕见!尾羽鸟尾巴末端长有一束扇形排列的尾羽,前肢上也长有一排羽毛。这些羽毛有明显的羽轴,还有羽片,和现代鸟类的羽毛已经非常相似了。唯一有区别的地方是尾羽鸟的羽毛是对称分布的,而始祖鸟和鸟类的羽毛却是非对称分布的。科学家大多认为,非对称的羽毛才具有飞行的功能,而尾羽鸟这种对称的羽毛很可能代表了羽毛演化过程中较为原始的阶段,还不具备飞行的功能。另一方面,尾羽鸟的骨骼形态也表明它是一种善于奔跑而不能飞行的动物。

最近,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的周忠和研究员又命名了一种新发现的尾羽鸟——董氏尾羽鸟。

此外,科学家还在辽西热河群发现了意外北票龙、千禧中国鸟龙等重要的恐龙化石,对它们的深入研究将会揭开更多的恐龙之谜。

出土于义县组下部的又一种兽脚类恐龙化石是意外北票龙化石,它的发现正如它的种名一样——实属意外。1997年,北票市化石管理处的李荫仙先生向中国科学院古脊椎动物与古人类研究所捐献了一堆比较破碎的化石。当时谁也没想到,这么一堆看似无足轻重的破碎化石中竟然“飞”出了“金凤凰”。副研究员徐星经过认真细致的分析,发现它是镰刀龙超科中的一种新的成员。

由于镰刀龙类的形态非常奇特,古生物学家们对这类动物在恐龙大家族内的系统分类一直存在争论。意外北票龙化石的发现表明,镰刀龙类是食肉恐龙当中非常特殊的一个类群。另外,意外北票龙还保存了与中华鸟龙相似的细丝状皮肤衍生物,表明这种细丝状皮肤衍生物可能在许多兽脚类恐龙身上都有生长,它代表了后来出现的鸟类羽毛的演化过程的初级阶段。

产于义县组下部的第五种恐龙——千禧中国鸟龙的发现过程更有戏剧性。1998年夏季,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所辽西野外工作队在收队前的最后一天,在“中华鸟龙”化石出土地附近发掘出了千禧中国鸟龙的正型标本。千禧中国鸟龙在分类上属于兽脚亚目驰龙科。驰龙类恐龙对于鸟类起源的研究具有特殊的意义。

20世纪70年代,国际著名古生物学家耶鲁大学的奥斯特罗姆教授通过研究一种发现于北美洲白垩纪早期地层中的驰龙类化石,复活了鸟类由兽脚类恐龙起源的假说,在古生物学界得到了广泛的认同。但是,由于化石材料存在的局限性,使得人们对于驰龙类的解剖结构的认识存在许多误解。因而,这一假说在某些方面受到了反对派的攻击。

千禧中国鸟龙的发现,为详细研究驰龙类的解剖结构提供了更为可靠的材料。初步的研究证明,驰龙类在形态上已经非常接近早期鸟类,其头后骨骼形态已经与大多数恐龙很不一样,反而具有许多早期鸟类的特征。它的肩带(连接前肢与脊椎骨的骨骼)结构与始祖鸟几乎没有什么差别。虽然千禧中国鸟龙并不能飞行,但是它在骨骼结构上已经产生了一系列能够适应于飞行的演化,骨骼系统已经完全具备了拍打前肢的要求,是一种典型的预进化模式。千禧中国鸟龙也有细丝状皮肤衍生物,因而进一步证明了这种构造在非鸟兽脚类恐龙中的广泛存在,为羽毛的起源和演化起了重要的启示作用。

到目前为止,在辽西地区义县组下部地层中发现的几种兽脚类恐龙都长有类似于鸟类的绒羽或羽毛的皮肤衍生物。这是世界上第一次在鸟类之外的生物类群中发现类似的结构。系统发育分析的结论和皮肤衍生物在这些动物中的生长状况的研究表明,发现于镰刀龙类和美颌龙类的细丝状皮肤衍生物代表羽毛演化过程的初级阶段,羽毛的起源很可能就是从此开始的,并在以后逐步演化出结构更为复杂的体羽。在兽脚类恐龙当中,对称的具有羽片的羽毛很可能是在手盗龙类这一演化阶段出现的。至于不对称的具有羽片的高级羽毛,则直到在鸟类出现后才出现,其功能显然是帮助鸟类在天空中飞行。因此,羽毛已经不再是鸟类的充分鉴定特征,因为羽毛在鸟类出现之前就已经出现了。以后如果我们发现了带有羽毛的动物化石,必须认真观察其骨骼形态,才能确定它到底是属于鸟类还是兽脚类恐龙。

中国科学家发现会爬树的恐龙

2000年12月7日出版的英国权威科学期刊《自然》杂志上刊登了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的青年科学家徐星、周忠和和汪莜林联名发表的科学论文,将他们最新发现的目前世界上己知的最小的兽脚类恐龙——小盗龙公诸于世。

长期以来受各种传媒的影响,在公众的心目中恐龙都是一些庞然大物。然而,科学家早就发现了许多种小型的恐龙。中国古动物馆中展出的鹦鹉嘴龙就是一例,其身长不超过1米。不过,以前发现的所有成年恐龙的个体都大于世界上最原始的鸟类——始祖鸟。这次,中国科学家终于发现了成年个体比始祖鸟还要小的恐龙,其身长不超过40厘米。这种被命名为小盗龙的“侏儒恐龙”在分类上属于池龙科,和著名电影《侏罗纪公园》里的迅猛龙是近亲。

更有意思的是,徐星等科学家通过对小盗龙后脚骨骼结构的研究,发现小盗龙不仅与其他的小型兽脚类恐龙一样善于奔跑,而且它还具有爬树的本领,因此它可能具有两栖的习性。这一发现第一次为关于鸟类飞行能力起源的树栖学说提供了重要佐证。

回顾近几十年来的研究历史,尽管越来越多的古生物学家已经支持鸟类从恐龙中起源的学说,但是有关鸟类飞行能力起源的争论却一直很激烈。由于一般认为兽脚类恐龙都是生活在陆地上的善于奔跑的动物,因而多数支持鸟类从恐龙中起源的学说的学者也都支持鸟类飞行能力起源于奔跑过程的理论。但是也有一些科学家则支持鸟类飞行能力起源的树栖学说。

美国德克萨斯理工学院的科学家Chatterjee和俄亥俄大学的科学家Witmer就认为,鸟类可能是由一种生活在树上的小型兽脚类恐龙演化来的。他们认为,某种原来在地面上奔跑的小型兽脚类恐龙由于某种原因转移到了树上去生活。然后,这种兽脚类恐龙在树栖生活中逐步发展了在树枝间或向地面滑翔的能力,直到最后进化成了具备主动振翅飞行能力的原始鸟类。

然而在以前,这一假说并没有得到科学家们应有的注意,主要原因就是没有化石证据。过去已知的那些与鸟类在系统关系上接近的小型兽脚类恐龙都是生活在地面上的动物,它们的骨骼结构特点只表明它们具有很强的奔跑能力。尽管Chatterjee等人认为迅猛龙等池龙类恐龙可能会爬树,但是并没有发现其骨骼形态方面的强有力的证据。

这一次,徐星等人研究了小盗龙脚趾位置、趾节长度和末端趾节的形态,并与典型的地栖恐龙、地栖鸟类和树栖鸟类进行了对比,发现小盗龙与多数兽脚类恐龙有着明显的不同,其后脚具有明显的树栖类的特征。在对比中,他们还发现,不仅小盗龙具有树栖特征,而且它的近亲——其他的驰龙类的后脚结构显然也发生了变化。这些发现表明,小型的兽脚类恐龙并不是像人们在过去想象的那样只具备奔跑的能力,有些小型兽脚类恐龙已经具备了爬树的能力。因此,小型兽脚类恐龙的生活习性肯定不会像人们过去认为的那么简单,一些传统的兽脚类恐龙的生态复原图恐怕都必须重新描绘了。

到目前为止,小盗龙是在形态上最接近鸟类的恐龙,它的发现为科学家了解兽脚类恐龙向鸟类进化这一过程提供了重要信息。此外,小盗龙的研究还纠下了不久前发生在古生物学界中的一个巨大错误。徐星等人正是通过研究小盗龙而找到了确凿的证据,证明曾经轰动一时的“辽宁古盗鸟”实际上是一件伪造的标本。徐星曾经在2000年3月出版的美国《国家地理》杂志上发表过短文指出“辽宁古盗鸟”的错误。这一次,徐星等人在《自然》杂志里又一次纠正了这一错误。

恐龙存活之谜

关于恐龙是怎么灭绝的,尽管有各种各样的说法,但认为恐龙在6500万年前已经灭绝则是一致的。但现在,有人提出了一种新的说法,认为恐龙并没有完全灭绝,有极个别的恐龙逃过了那场灾难,存活了下来。

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