赵 祺
3年前,科学家在一次对内蒙古二连盆地进行的科学考察中,发现一种巨大的兽脚类恐龙化石,经过两年多时间的研究,最终确定这是一具当今世界上最大的似鸟恐龙化石,并把它命名为二连巨盗龙(Gigantotal torerlianensis)。这一发现;引起世人关注,并被《时代》杂志评为2007年十大科学发现之一。因为,二连巨盗龙的许多奇特形态特征未见于其他任何恐龙。比如,它的体形可与以“大块头”而出名的暴龙类相比,生长速度甚至快于某些大型暴龙类,但它却属鸟类的近亲——窃蛋龙类,而该类大都是“袖珍型”的;它身躯庞大,但小腿却很修长,奔跑能力也强于其他恐龙;它没有长牙齿,而是发育了一个巨大的喙,尚不知是用来切割植物还是猎食小型动物抑或是用来压碎蛋壳的。二连巨盗龙具有的许多与鸟相似的特征以及如此悬殊的体形,使人们认识到恐龙向鸟类演化过程的复杂性。
二连盆地丰富的恐龙化石
二连巨盗龙,从它的命名中我们可以知道它的发现地是在内蒙古二连盆地。二连盆地位于内蒙古和蒙古国东部交界处,是世界著名的晚白垩世陆相化石产地。1922年4月25日,古生物学考察史上著名的中亚考察团来到了二连浩特西北方的一个名叫盐池的咸水湖边,他们来到这里原本是想找到古人类化石来验证古生物学家奥斯本关于人类起源于亚洲东北部的理论,然而机缘巧合,他们并没有找到古人类化石,却发现了大量的恐龙和哺乳动物化石。
中亚考察团的第一批考察队员在二连仅停留了不到3个月的时间,之后考察团的其他野外队伍又于1923年和1928重返这片地区进行考察。其中一个重要发现是在1923年,发现了一些部分完整的骨架和很多零散的恐龙骨化石以及一些恐龙蛋壳。这次发现的恐龙蛋壳化石是世界上首次确认的恐龙蛋化石,因此在恐龙研究历史上具有非常重要的意义。在1928年,考察队员又在一个恐龙的窝里发现了4枚完整的恐龙蛋。
1959年6月,第一期中苏联合科考队对二连地区进行了考察,在6个星期的野外工作期间他们采集了大量的古生物化石标本,后来,由于两国关系恶化,联合科考被迫停止,合作研究也中断了,化石材料也被搁置在两国各自的研究所里。
1972年~1974年,北京自然历史博物馆和内蒙古博物馆组织了联合考察队对二连地区进行了科学考察,发现了以鸭嘴龙类为主的化石标本。
中国和加拿大联合科考队于1988年和1990年对二连地区进行了两次科考,有许多有价值的发现,其中包括了数窝恐龙蛋和一具不太完整的鹰龙骨架。此外还发现了两个鸭嘴龙化石的集中地。但是其中一个化石堆积地的化石,原始来源应该是原来中苏联合科考时被推土机翻出来堆积起来的岩石,经过了30年暴露在地表,自然界风和水的侵蚀将包裹在沉积岩中的化石暴露出来,就形成了这个化石堆积。对这批化石材料的收集整理,极大的扩展了二连组动物群的生物种类。
二连地区所产恐龙化石的种类比较丰富。化石保存以兽脚类恐龙(恐龙主要划分为两个大的类群,一类是蜥臀类,一类是鸟臀类,而蜥臀类又可以划分为兽脚类和蜥脚类,兽脚类是恐龙家族中最为繁盛的一个分支)最为丰富,有奔龙类、伤齿龙类、似鸟龙类、暴龙类、镰刀龙类,加上这次发现的二连巨盗龙(属于窃蛋龙类),兽脚类恐龙中的几个大类群几乎都在这里出现了。另外在二连地区还发现了一些蜥脚啖和鸟臀类恐龙化石,但属种的丰富程度远不及兽脚类恐龙。
恐龙蛋在数次考察中皆有发现,其中1988年的考察中发现的恐龙蛋最为丰富,有5窝圆形恐龙蛋,每窝数量均有23个,直径约9~10厘米,蛋壳表面光滑平整,推测是二连地区某种似鸟龙的蛋。
戏剧性的发现过程
为了对二连地区的恐龙化石进行更加深入和详细的研究,最近几年,科学家们对二连盆地又组织了新一轮的考察,并且采得了大量恐龙化石标本。其中一项重要发现就是我们文章开头提到二连巨盗龙的发现。二连巨盗龙的化石标本采集于内蒙古二连盆地出露的晚白垩世二连组,时代距今约8000万年。
二连巨盗龙的发现过程颇富戏剧性。在过去的几年里,在二连地区发现了两种奇特的新的镰刀龙类和一种新的叫做苏尼特龙的蜥脚类恐龙。2005年4月,日本国家电视台(NHK)来到二连盆地,报道这里的恐龙化石发现,尤其是苏尼特龙的发现过程。当时,由内蒙古的古生物学者谭琳领导的野外考察队也正在这里进行恐龙化石的发掘工作。摄制组的人员没有想到,在这片戈壁滩上,随时都有可能看见暴露出地表的恐龙骨骼碎片,在这样的环境中摄制有关恐龙化石发现的科普节目当然令他们感到非常兴奋。美中不足的是,大多数暴露的化石尺寸较小,和苏尼特龙的体型不匹配。这时,一行人被告知,在不远处干涸的河岸边上暴露出的一块化石个头较大,有可能属于苏尼特龙。于是,摄制组跟随谭琳和中科院古脊椎动物与古人类研究所的徐星研究员来到了河床边,再现苏尼特龙的发现过程。谭琳和徐星一边用小刷子慢慢刷去覆盖在化石上的已经风化的松软的岩石,一边介绍苏尼特龙的发现过程和科学价值。随着化石的逐渐暴露,他们很快注意到暴露出的股骨关节面显然和苏尼特龙所属的蜥脚类恐龙不同,而是更加接近兽脚类恐龙,于是他们让摄像师停止了拍摄,开始了全面发掘。
在野外的时候,由于化石没有完全暴露,无从准确判断这个化石所属的类群,不过,考虑到这显然是一种巨大的兽脚类恐龙,他们初步判断可能是暴龙类化石,因为在白垩纪晚期的兽脚类恐龙当中,暴龙是以其巨大的体型出名,最为著名的暴龙就是我们熟悉的霸王龙,但之后在实验室内完成了化石修理之后,他们才意识到这原来是一只巨大的窃蛋龙类的化石。
形似暴龙却是鸟类近亲
二连巨盗龙体长大约8米,站立高度超过5米,体重大约1400千克,体型可与著名的暴龙类相比,但是二连巨盗龙属于鸟类的近亲——窃蛋龙类,这一类群的其他属种体型很小,身披羽毛,多数体重仅为几千克。鉴于二连巨盗龙比其他窃蛋龙类体型大出太多,研究人员对两套不同的数据进行了分析,以确认二连巨盗龙的亲缘关系。两次不同的分析肯定了二连巨盗龙属于窃蛋龙类,并且代表一种过渡类型的窃蛋龙类。二连巨盗龙体重大约是其近亲——尾羽龙(一种在中国辽宁发现的窃蛋龙类)的近300倍。
由于窃蛋龙类的前肢和尾巴上是长有羽毛的,而且窃蛋龙类是具有孵卵行为的,而其前肢羽毛正是用于孵卵保温的,由此,科学家们推断二连巨盗龙这一巨型恐龙也像尾羽龙一样体披
羽毛。发现如此巨大的长羽毛的动物超乎了人们的想象。此前已知最大的长羽毛的动物是生存于800万~600万年前的澳大利亚的一种体重约500千克的雷鸟,二连巨盗龙的体重大约是这种雷鸟的3倍。有趣的是,二连巨盗龙没有长牙齿,而是发育一个巨大的喙。作为具有鸟喙状结构的最大的恐龙,其食性至今仍不为人所知,因为其身体结构既显示出有表示植食恐龙的结构,如头小脖子长等,也表现出肉食恐龙的结构,如长长的爪子。其他窃蛋龙的食性有吃植物的,有吃软体动物的,有吃蛋的,也有吃肉的。
身披羽毛且善于奔跑
科学家们采用了多种技术来研究二连巨盗龙。通过切片方法,他们分析了二连巨盗龙骨骼的微观特征,从而获得了有关二连巨盗龙的寿命、发育阶段和生长模式的信息。科学家们发现,二连巨盗龙化石标本大约在11岁左右死亡,死亡时刚刚进入成年期,推测完全成年的二连巨盗龙要远重于1400千克。科学家们推测,二连巨盗龙采用一种加速生长的模式,其生长速度甚至快于某些大型暴龙类。科学家们还运用CT扫描技术对二连巨盗龙的脊椎内部进行了观察,他们发现这些脊椎内部具有海绵状结构,与一些大型植食性蜥脚类恐龙相似,可能是为了减轻体重。
二连巨盗龙的许多奇特形态特征未见于其他任何恐龙。比如,科学家们至今还不能确认二连巨盗龙脊椎体上一些奇特的孔洞的功能,此外,二连巨盗龙的后肢比例也异乎寻常。一般而言,当恐龙体型变大的时候,他们的四肢会变得更加粗壮,远端部分会变得更短,但是二连巨盗龙和大小相似的其他恐龙相比,后肢却显得纤细,小腿修长,指示它的奔跑能力强于其他恐龙。
鸟类起源与飞行起源之谜
鸟类的起源以及飞行起源一直是人们争论的焦点,关于鸟类起源主要有两大假说:“槽齿类爬行动物(一种古老的爬行动物)起源假说”与“恐龙起源假说”。这两大假说曾激烈地碰撞过,争论双方都写了大量的文章和书籍来证明自己的观点。“槽齿类起源假说”的支持者认为恐龙已经相当的特化了,不可能再演化出鸟类,所以鸟类的祖先只可能是比恐龙更加原始的槽齿类;“恐龙起源假说”支持者认为恐龙和鸟类之间存在大量的相似特征,一些小型的恐龙逐渐演化成鸟类,并且逃过了那场白垩纪末期的恐龙大灭绝,而继续生存下来。由于化石材料的缺乏,特别是鸟类的重要特征羽毛很难在化石中保存,所以双方都不能说服对方接受自己观点。
到了上世纪90年代后期,奇迹发生了,我国辽西地区发现了大量长羽毛的恐龙化石,这些重要化石的发现使这一场近百年的争论渐渐平息下来,几乎所有的科学家都认同了鸟是由恐龙演变而来,恐龙以另外一种形式在这个地球上生存着。
解决了鸟类的起源问题,关于鸟类的飞行起源问题,也就是鸟类是如何飞向蓝天的问题又摆到了科学家们的面前。关于飞行起源的假说也主要有两种,一种是“鸟类飞行奔跑起源说”,另一种是“鸟类飞行树栖起源说”,这两种假说的支持者同样争论得不可开交。支持“鸟类飞行奔跑起源说”的科学家认为,至今所发现的大量的长羽毛的恐龙以及最原始的鸟——始祖鸟的后肢都比较发达,也就是说生前它们应该是善于奔跑的,这些恐龙在不断地加速奔跑、跳跃的过程逐渐学会了飞翔。“鸟类飞行树栖起源说”的支持者认为鸟类是先爬到树上,然后在树间跳跃、滑翔,在这个过程中逐渐学会了飞翔。他们发现了一些个体很小的长羽毛的恐龙是会爬树的,这些恐龙在系统发育中与鸟类的关系非常近,而且从动力学的角度,在滑翔中学会飞翔似乎更容易被大家所接受。
徐星研究员通过对赵氏小盗龙和顾氏小盗龙等与鸟类形态非常接近的长羽毛恐龙的研究,发现其足部骨骼是可以对握的,而且足部的爪也比较弯曲,和地栖的鸟类明显不同,也就说这些长羽毛的恐龙是生活在树上的,这些化石的发现为树栖起源说提供了坚强有力的支持,引起了学界的极大关注,从而使“鸟类飞行树栖起源说”渐渐成为主流。
二连巨盗龙的发现让科学家们着实感到了惊讶,如此巨大的恐龙,却具有大量似鸟特征。这与过去的研究差别非常大,过去的研究表明恐龙体型的大小与鸟类特征的演化具有明显的相关性。也就是说,似鸟的恐龙体型都比较小。体型越小,鸟类特征相对越多;反之,当恐龙体型变大后,许多似鸟特征往往会消失。但是二连巨盗龙却是一个例外,它具有的似鸟特征甚至多于其他小型的窃蛋龙类。科学家们发现,在向鸟类演化的过程中,不同恐龙类群的特征演化模式和潜在的发育机制是不同的,这增加了鸟类起源的复杂性。
对于二连巨盗龙的进一步研究还在继续着,二连巨盗龙到底还能带给我们什么样的惊喜,还能够告诉我们多少我们所不知道的秘密,让我们拭目以待吧。
责任编辑庞云