墨西哥国立自治大学地质学博物馆:古生物展示散记

2020-12-17 08:26金文驰
化石 2020年4期
关键词:猛犸象骨架化石

金文驰

在拉美地区,常年雄踞大学排行榜榜首的非墨西哥国立自治大学(Universidad Nacional Autónoma de México,以下简称为墨国大)莫属。在2020年的QS世界大学排名中,该校排名第103位,和美国的俄亥俄州立大学相当。墨国大的主校区——大学城校区位于墨西哥首都墨西哥城南部,占地超过7平方千米。这一校区“……体现出独特的20世纪现代风格,融合了城市化、建筑、工程、景观设计和艺术,同时借鉴了当地传统,特别是西班牙殖民统治时期前的历史沿革。校园具备突出的社会和文化价值,获得广泛赞许,并跻身拉丁美洲最重要的标志性建筑之一……”,被列入《世界遗产名录》,墨国大因此成为全球目前仅有的5座世界遗产大学之一。

在大学城校区外,还零星分布着墨国大的校产,地质学研究所(Instituto de Geología)下辖的地质学博物馆(Museo de Geología)便是这样的一处所在。落成于1906年的博物馆馆舍是一座恢宏华美的建筑,据博物馆官网介绍,这里“集中了墨西哥最重要的地质学藏品”。博物馆中专门设立了古生物展厅,墨西哥的古动物是这里的主角,其中包括由墨国大古生物学家在墨西哥出土并发表的首个恐龙新种——宽鼻龙(Latirhinus uitstlani)。

初见博物馆

出租车带着我们进入了墨西哥城的Santa María La Ribera区,道路两旁多为两三层的建筑,显得有些老旧。这里曾经是一个牧场,1856年,两兄弟将牧场土地捐出,用于城区建设。1859年,和牧场同名的社区终于成立,并成为当时墨西哥城高收入人群青睐的居住地。道路右侧出现了一个绿树成荫的公园,沿着绿荫行驶了一百多米,司机告诉我们地质博物馆到了。

和公园一路之隔的地质博物馆如同一位巨人耸立在面前。建筑左右对称,地上有两层半。半层楼高的台阶把目光导向一层的三座券门,它们便是博物馆的入口。二层有一走廊,廊外立有8根典雅的爱奥尼柱,廊内靠墙立有4尊铜制胸像:英国的威廉·史密斯(William Smith)和詹姆斯·赫顿(James Hutton)、法国的乔治·居维叶(George Cuvier)、德国的亚伯拉罕·哥特洛布·维尔纳(Abraham Gottlob Werner),他们都是为地球科学做出突出贡献的大家。再往上看,整座建筑中心的最高处为一座钟塔。建筑外立面由火成岩砌成,这些火成岩来自邻近的墨西哥州。这一气势恢宏的建筑也不失华美,立面上雕刻有鱼类化石、贝壳和爬行动物的浮雕,突出了“地质”和“博物”两大主题。

穿过精美的券门,便进入门厅。马赛克地面、浅蓝色墙壁、盘旋如蝴蝶的铁艺台阶……潮水般涌入眼帘!这一新艺术运动风格的台阶是在德国制造的,栏杆上饰以花朵和叶片,台阶为大理石板,此外还能看到墨西哥本土(前西班牙时期)元素。而在门厅的二层,有十幅墨西哥画家何塞·玛丽亚·贝拉斯科(José María Velasco)的画作,它们展现出生命的演化史:两幅海洋生物、三幅植物、一幅两栖动物、两幅哺乳动物和两幅早期人类。此外还有七幅墨西哥风景画,如喷发的科利马(Colima)火山。博物馆的家具也是专为博物馆定制的,如椅子上刻有地质锤等图样和地质学研究所的所徽。

地质学研究所的历史可以追溯到19世纪末。1888年9月17日,墨西哥联邦议会通过法令,设立国家地质学研究所,以开展地质学研究、教学和普及工作,探明墨西哥可利用的自然资源。研究所最初开展的研究主要是文献整理,首批出版物包括《墨西哥地质纲要》、《墨西哥共和国矿物系统和地理目录》和《地质和矿业汇编》,以及一些火山学和古生物学资料。地质学研究所设立时,并没有自己的大楼。1900年5月18日,由建筑师卡洛斯·埃雷拉·洛佩斯(Carlos Herrera López)为研究所设计的建筑破土动工,这一建筑就是今日地质学博物馆的馆舍。在这一建筑正式启用前,墨西哥地质学界还迎来了一件大事:1904年,墨西哥地质学会宣告成立。

时间辗转来到1906年,恰逢第十届国际地质大会在墨西哥城举办。这一年9月6日,地质学研究所大楼正式启用。1917年,地质学研究所划归墨西哥工业、商业和劳工部。1929年11月16日,地质学研究所并入墨国大,并一直保留至今。1956年,研究所的研究和行政部门迁至新落成的墨国大大学城校区,研究所的老楼则被改做地质学博物馆。

与猛犸象相遇

穿过门厅,便来到一楼的大厅。这一层的层高目测约有5米,金灿灿的吊顶流光烁金,虽是百年老建筑,但气势依旧不凡。和一般博物馆不同的是,大厅中有一彩色玻璃窗,和教堂中的相似,不过尺寸大了不少,窗上的图案并非宗教内容,而是矿井、矿石、矿道等和采矿相关的情景。

大厅中最吸引大家眼球的莫过于一具哥伦比亚猛犸象(Mammuthus columbi)的装架骨架。它雄踞于木质平台上,头部距天花板已不远,直面走进大厅的人们。这一骨架颜色较深,为暗褐色,左侧残留的门齿还有一米多长,右侧门齿缺失。骨架正前方的展板看上去颇有些年头,白底黑字,没有任何图案,展板上写的是M. imperator这一学名,并介绍了这一编号为IGM73-5的骨架的来历。

骨架由约13号标本拼凑而成,部分骨架是人们于1926年发掘出土的,出土地点在墨西哥城-普埃布拉公路16.6千米处。这部分骨架后来在乔泊自然博物馆(Museo de Historia Natural del Chopo)展出,遗憾的是,骨架在这一博物馆中的保存情况欠佳。1969年,古生物学家开始修复这部分骨架受损的部分,并用同种其它12号标本来“填补”缺失的部分。这些标本产于墨西哥各地,其中采集年代最早的采于1904年。骨架的最终装架过程正是在地质博物馆中完成的,并于1973年11月28日起对公众展出。

哥伦比亚猛犸象隶属象科猛犸象属,肩高可达4米,体重约10吨。现生象科共有两属:亚洲象属(Elephas)和非洲象属(Loxodonta),两者外形和习性均较为相近。不过有意思的是,已灭绝的猛犸象属与亚洲象属竟互为旁系群,非洲象属和两者的亲缘关系反倒较远。哥伦比亚猛犸象偏爱草原等较为开敞的生境,它们的4枚臼齿为高冠齿,适于咀嚼草本植物。大量咀嚼植物让它们的臼齿磨损较快,好在一头哥伦比亚猛犸象终身要换数次臼齿。

已知曾霸占北美洲大部分地区的猛犸象主要有两种:猛犸象(M. primigenius)和哥伦比亚猛犸象。两者具有明显的地理替代现象,猛犸象主要分布在阿拉斯加、加拿大和美国本土东北部等地区;哥伦比亚猛犸象主要分布在加拿大以南,经美国西南部延伸到墨西哥境内。1963年,人们曾报道了一枚在中美洲哥斯达黎加出土的哥伦比亚猛犸象臼齿,遗憾的是,这一臼齿后来遗失了。

猛犸象这样典型的温带类群分布到美洲热带地区并非孤例。如今,从墨西哥中部到危地马拉西部的海拔2100-4100米的山区,生长着神圣冷杉(Abies religiosa)。冷杉属植物为北温带典型的高海拔树种,喜凉怕热,这一属能分布到热带地区的物种都集中在美洲。在末次冰期中,气温较现在低了不少,冷杉属植物便从美国和加拿大等地扩散南下,分布到了中美洲等地。末次冰期结束后,气温回升,怕热的它们只能存活于海拔较高的山区,并残留至今。

南北美洲生物大迁徙:何氏兽与墨西哥雕齿兽

穿过大厅东南角的门廊,便进入到古生物展厅。这一展厅中的哺乳动物化石除哥伦比亚猛犸象头骨和马(Equus)等,还有两种体型硕大的带甲目动物:何氏兽(Holmesina)和墨西哥雕齿兽(Glyptotherium mexicanum)。据推测,在古新世时,带甲目动物可能起源于南美洲,含有3科:已灭绝的潘帕兽科、现生的犰狳科和倭犰狳科。那时南美洲和北美洲并未连通,因此带甲目动物的分布区仅限于南美洲。

在距今约300万年前,巴拿马地峡在一系列火山活动中形成,连通了北美洲和南美洲。包括带甲目在内的南美洲动物开始大规模向北美洲迁徙;而北美洲的有蹄类动物则大举向南美洲迁徙,我们较为熟悉的羊驼(Vicugna pacos)等特产于南美洲的骆驼科动物便是后者的代表之一。1876年,英国博物学家华莱士首次提出了“南北美洲生物大迁徙”这一概念,概括了这次新北界和新热带界动物交流的生物地理事件。在传统世界陆地动物区系分区中,世界被分为6界,中国(古北界和东洋界)和墨西哥(新北界和新热带界)都是全球少有的国土地跨两界的国家。

带甲目动物皮肤骨质化,形成“鳞甲”,这是它们防身的盔甲,也较易在时光的长河中保存下来。我们现在看到的这一标号为IGM-56-501的何氏兽标本就只有背面和尾部的部分浅灰色鳞甲,从肩部到尾端的长度约有1.5米。何氏兽被置于潘帕兽科中,这一科还有两个已灭绝属:帕莱兽属(Plaina)和瓦萨里兽属(Vassallia)。

从展牌上的一幅复原图可以看出,它的长相和现生的犰狳几乎一样,不过何氏兽的体型比现生的犰狳都大,体长可达2米左右。在背面中部,有三条可以移动的“条带”,增加了活动的自由度,这一点和现生犰狳相似。两者间的差异在于:何氏兽的“条带”由多枚几乎为矩形的鳞甲构成,而犰狳的“条带”则是一整条。一般认为,何氏兽主要以较低矮的植物为食,而现生犰狳主要以昆虫为食或为杂食动物。多数何氏兽化石出土于美国东南部,这似乎暗示着这一类群颇为适应北美洲环境,我们看到的这一标本则出土于和墨西哥城相邻的墨西哥州境内。

在何氏兽左侧,便是体型更大的墨西哥雕齿兽。它的鳞甲完全融合,形成一骨质外壳,没有可移动的“条带”,宛如一座行走的小城堡。雕齿兽属是由英国古生物学家理查德·欧文(Richard Owen)于1839年发表建立的。墨西哥雕齿兽发表于1875年,虽有古生物学家主张它是另一雕齿兽的异名,但我们这里还是沿用博物馆中使用的名称。

一项基于线粒体DNA的研究显示,雕齿兽与倭犰狳亚科及三带犰狳亚科为旁系群,三者可归入倭犰狳科。从外形上看,雕齿兽属和生活在中生代的甲龙(Ankylosaurus)如出一辙。有观点认为,这是两者在不同时期适应北美洲环境而出现的趋同演化现象。同位素分析显示,雕齿兽主要以C4类的禾本科植物为食。雕齿兽在距今约一万年前灭绝,它们和美洲原住民共存了约4000年。一些证据暗示,人类可能是导致这些巨兽灭绝的推手之一。

恐龙新属:宽鼻龙

古生物展厅中的恐龙展示不多,仅有一宽鼻龙的复原骨架模型(见封底)。模型立于铺着碎石的平台上,碎石之上还有几束塑料枝叶,权当“复原环境”吧。虽然体型并不惊人,体长约5米,但宽鼻龙是墨西哥恐龙研究的一个里程碑:它是墨国大古生物学家在墨西哥出土并发表的第一个恐龙新属。

墨西哥的恐龙研究史约有一个世纪光景,1865年至1912年间,时任地质研究所所长何塞·瓜达卢佩·阿奎莱拉·塞拉诺(José Guadalupe Aguilera Serrano)可能采集到墨西哥的第一号恐龙或中生代爬行类化石,这一发现却是由美国耶鲁大学的古生物学家发表的。此后,墨西哥的恐龙研究几乎都是由欧美研究者开展并发表的,墨西哥本国的恐龙研究直到进入21世纪后才逐渐有了起色,宽鼻龙便是个中代表。

这一骨架模型所依据的IGM6583标本是一具不完整的骨架,包括右侧鼻骨、10枚背椎和14枚尾椎,等等。骨架于1987年出土于墨西哥北部、与美国德克萨斯州相邻的科阿韦拉州境内,地层为晚白垩世坎帕期的Cerro del Pueblo组。宽鼻龙的属名由两部分组成,latus意为“宽阔”,rhis意为“鼻”,以此来概括其鼻部宽大的特点。种加词uitstlani在墨西哥原住民使用的纳瓦特尔语中意为“南方的”,但化石产地明明在墨西哥北部啊!原来这里的南方是指化石产地位于拉玛米迪亚大陆(Laramidia,位于西部内陆海道西侧)的南部。

宽鼻龙隶属鸭嘴龙科,在形态上和同科的格里芬龙(Gryposaurus)最为相近,加上格里芬龙也产于北美洲,难怪宽鼻龙IGM6583标本曾被鉴定为格里芬龙。鸭嘴龙家族为鸟臀目恐龙,在白垩纪晚期曾广布亚洲、欧洲、北美洲、南美洲和南极洲等地,它们是素食主义者,多数种类嘴部较扁,形如鸭嘴,故而得名。宽鼻龙和格里芬龙的鼻梁都高高拱起,有观点认为,这一高鼻梁可能是性别特征;也可能其中有气囊,能辅助发声;还有人认为它甚至是个体“社会地位”的象征。宽鼻龙和格里芬龙虽然相似,但两者还是有一些区别,如宽鼻龙鼻孔更宽一些。2012年,墨国大的古生物学家和合作者一起将宽鼻龙作为新属发表,翻开了墨西哥本土恐龙研究的新篇章,我们也期待看到更多的墨西哥恐龙走入科学视野。

无脊椎动物化石一瞥

古生物展厅中有几溜木质展柜,柜中陈列的多为三叶虫、珊瑚和菊石等无脊椎动物化石。和这些化石相比,这些很有些年头的实木展柜更吸引我的眼球:连无关紧要的柜顶都立有繁复的贝壳样木雕,富于古典美。极少数体型较大的无脊椎动物化石没法陈列在柜中,如展厅外的一块粗碟菊石(Pachydiscus)。

这一粗碟菊石直径超过半米,和宽鼻龙化石一样,它也产于墨西哥北部的科阿韦拉州境内。粗碟菊石生活在白垩纪晚期,呈世界性分布,已发表的约有28种,不过这一标本并没有标出种加词。菊石分布广、数量多、生活年代较短,是典型的标准化石,可用来划分地层。菊石平旋状的壳和头足纲鹦鹉螺亚纲现生的鹦鹉螺神似,不过菊石其实和没有外壳的蛸亚纲(如现生的乌贼蛸亚纲)的亲缘关系更近一些。除粗碟菊石外,我还见到了Romaniceras mexicanum和束肋旋菊石(Virgatosphinctes)等墨西哥菊石。

展厅中的无脊椎动物化石大多未按主题布展,圣胡安拉亚(San Juan Raya)这一墨西哥本土展示自然给我留下了深刻印象。圣胡安拉亚是一个位于普埃布拉州的小村子,地处墨西哥中南部,居民仅200人左右。因其距瓦哈卡州边界仅约5千米,因此名字中便有了“拉亚”这一意为界线的词。可别小看了这一小村落,这一带虽然气候较干燥,却是北美洲生物多样性最高的地区之一,还被认定为人类在中美洲的最早定居地之一,此外,它也是玉米的驯化和早期种植地之一。2018年,“特瓦坎·奎卡特兰山谷:中美洲的原始栖息地”被列入《世界遗产名录》,成为世界文化和自然双重遗产,遗产地便包括了圣胡安拉亚地区。

圣胡安拉亚的早白垩世阿普第期圣胡安拉亚组(距今120-112万年)地层中,保存了种类多、数量大的海洋无脊椎动物化石,在局部地区可谓“遍地都是”。早在19世纪,这里的化石开始被世人所知。此后,圣胡安拉亚吸引了地质学家、古生物学家和化石爱好者的目光。如今,圣胡安拉亚建起了自己的化石博物馆,丰富的化石资源也让这一小村落成为重要的生态旅游目的地。虽然现在圣胡安拉亚地区的海拔普遍在2000米左右,但在早白垩世,这里其实是距海岸不远的温暖浅海环境,年均温在22-25℃,和如今墨西哥加勒比海沿岸环境相似。

漫步展柜间,各色各类的珊瑚、海胆、腕足类、双壳类、腹足类和头足类等化石映入眼帘,展现出一幅早白垩世的生动海洋画卷。

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