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《生命世界》

开博时间:2016-11-21 21:27:00

《生命世界》杂志由中国科学院主管,中国科学院植物研究所、中国植物学会和高等教育出版社联合主办,于2004年4月创刊。《生命世界》杂志依托中国科学院和高等教育出版社的雄厚资源,集中高等院校及科研院所的专家作者队伍,以认真严谨的编辑态度确保稿件的质量及科学性,并以生动准确的语言、精心的版式设计及精美的印刷品质确保阅读的舒适与愉快,希望为关注生命、热爱自然的读者构建一个精神家园。

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卡岩塔恶魔与它的鱼肉盛宴

2009-09-08 16:18:57

  卡岩塔恶魔的障眼法

  不停地奔跑,不停地奔跑,从东海岸跑到西海岸,翻山越岭,一路上都不停息。让一尺多长的白色胡须在金色的阳光中飘扬,抵达暗红色的碑谷时,他终于想明白了,于是停住脚步,对他的一群追随者说:“I’m going home。”

  这是《阿甘正传》中经典的一幕,而这座位于美国图巴市以西的纳瓦荷印第安保留区中的暗红色碑谷长久以来则是美国西部蛮荒的象征。


腔骨龙

  在这一望无际、万里红沙的荒漠上,平地崛起一座座高达300米的平顶孤山。大自然在此鬼斧神工地撒豆成丘,令人看得目瞪口呆。公园曾经是广阔的低地盆地,亿万年来,盆地抬升成为高原,经由风和水的腐蚀,耗时近50万年,曾经覆盖全区的页岩如今只残留下一群石碑、石塔和石柱,散落在空旷的沙漠中。穿行在谷底,那些拔地而起的巨石就像一尊尊巨大的雕塑俯视万物,眼光深不可测,这种来自云霄的魔力让人胆寒不已,丝毫不敢正视。让人疑心自己到了地狱门口,而冥王正笑着端详下一个猎物。

  无数年的风和水将松软的卡岩塔层侵蚀得斑驳不堪,悲哀地藏身于石碑之间。1943年夏,太平洋战争攻守互换之时,古生物学者威尔斯来到此地,他提着地质锤,心中激荡不已。而就在石碑间的侏罗系卡岩塔层,一个真正的恶魔正毫无征兆地躺倒在地,等着威尔斯的召唤。

  威尔斯小心翼翼地挖出恶魔的躯体,只见它体型健硕,是一种肉食的大型兽脚类恐龙。这具卡岩塔恶魔被威尔斯带回加州大学柏克莱分校,进行描述并装架。当时他认为,这具来自侏罗系的标本应该属于巨齿龙。巨齿龙于1818年首次发现于英国牛津一采石场,现在至少有近30种恐龙“光荣”地加盟该属,巨齿龙全然已是这批分类特征不明显的恐龙之回收站。卡岩塔的标本正是被威尔斯如法炮制,且定名为魏氏巨齿龙。殊不知这只是卡岩塔恶魔的障眼法。


双嵴龙

  近30年后的1970年,威尔斯回到卡岩塔化石点测量地质剖面,想定出魏氏巨齿龙的年代。殊不知,这个幸运的家伙竟发现了另一具卡岩塔恶魔化石,而且保存有头骨的片段。卡岩塔恶魔终于无处遁形,因为头骨是恐龙分类的杀手锏。

  环特提斯海动物群的霸主

  威尔斯新发现的头骨上具有两个半月形的脊冠,他在精心研究后,将其定为一新属,这就是著名的双嵴龙。双嵴龙的脊冠让恐龙迷们浮想联翩,他们最早联系到热带雨林中同样长有双冠的绿双冠蜥,这种蜥蜴在受惊时竟能施展“水上飞”的绝技。之后仍嫌不过瘾,于是又联系到特产于澳洲的怪异蜥蜴——伞蜥,当遇上天敌或受惊骇时,其环绕颈上的伞状领圈皮膜便会瞬间张开,上面的色泽带有令人炫目的亮彩,同时张大嘴巴,发出低沉的叫声,前身悬空,只用后肢一路狂奔而来,以此威慑力十足的高姿态来恐吓天敌。


双嵴龙不甚完整的的头骨化石,A、B、C为颅骨,其中B为脊冠的局部,D为下颌骨

  而如此这般天马行空的复原,虽然毫无根据,却保证回头率十足,回头客中就包括斯皮尔伯格。于是,卡岩塔恶魔凭着这身造型登场1993年的电影《侏罗纪公园》。在电影版本中,双嵴龙的颈部拥有类似伞蜥可收缩的皮膜,而且能射出致盲毒液,使猎物失明且瘫痪,类似喷毒眼镜蛇。结果它轻易地就搞定了一个人类的大胖子,从此一下子威名远播。

  那么真实的双嵴龙又是何等模样?《侏罗纪公园》中那身长1.5米,高0.9米的小家伙自然不是它的真实状态。卡岩塔恶魔长可达7米,体重约半吨。它头骨硕大,颌骨发达,满嘴的牙齿像锋利的牛排刀,牙齿的前后边缘上还有小的锯齿,这都显示出它非凡的捕猎能力,几乎可以撕碎任何捕获到的猎物,然后将大块的肉囫囵吞进腹中。其头顶的一对脊冠可能仅用于装饰,因为这些脊冠并非实心,而是布满通道,这使其相当脆弱,不可能作为武器。2001年的一项研究则指出不同性别的双嵴龙其脊冠大小亦有不同。此外,前后肢也粗壮有力,长有利爪。古生物学家据此推测双嵴龙可能是早侏罗世环特提斯海(古地中海)动物群中最残暴、最凶猛的恐龙。

  令人意外的是,我国也发现过双嵴龙的化石。1987年8月,云南省昆明市博物馆恐龙发掘队在晋宁县夕阳乡发掘出一具原蜥脚类的云南龙化石。“专家挖到龙了!”这个令人振奋的消息不胫而走,吸引了四面八方的彝族百姓前来观看。这里的老百姓世代耕种,他们并不了解什么是恐龙。但是当他们看到一块块云南龙化石的时候,一些人觉得这种骨头似曾相识。于是有人告诉发掘队,在夕阳乡的木杆榔村的山坡上也见过这样的石头。

  发掘队跟随着报信的人来到木杆榔村,那里果然有一串恐龙的脊椎骨出露在一个小冲沟里。发掘队决定在这里进行发掘。几天后,一个触目惊心的场景出现了。原来这里竟然有两条恐龙!而且,是两条完整的恐龙骨架扭在一起,其中一条是原蜥脚类恐龙,而另一条却是肉食龙,后者的大嘴正好咬在前者的尾椎骨上,活生生一幅史前恐龙猎杀图,它们在一场你死我活的搏斗中两败俱伤而双双死去。

  遗憾的是,可能是体积过大的缘故,发掘队并没有将两具化石保持原样取出,而是分开挖取,并装架展览。其中的肉食龙由昆明市博物馆胡绍锦研究员命名为中国双嵴龙,但此后不断存在争议,很多学者认为它并不属于双嵴龙,而是双嵴龙的姊妹属。

  在分类上,双嵴龙属于角鼻龙类,这是一类繁荣于全球晚三叠世至晚侏罗世,甚至在南半球还延伸到晚白垩世的肉食性兽脚类恐龙。它们作为兽脚类原始类群,包括著名的腔骨龙、角鼻龙等。这类恐龙都有一个很独特的构造,那就是它们的前上颌骨与上颌骨联接得不紧固,存在一个裂凹。这会让人轻易地联想到鳄鱼,这些水畔杀手也有类似的构造。

  最初,古生物学家推测,这个裂凹虽然使双嵴龙的前上颌骨不够坚固,不能主动捕杀猎物,但由于这个前颌可以灵活转动,使它可以将尖嘴伸进动物尸体的腹腔中,大嚼其内脏,而且它头顶脊冠可以在其脑袋伸进尸体腹腔时撑开腔壁。这就是双嵴龙食性的“腐尸说”。另外也有人提到,双嵴龙能使用灵活的前颌从稠密的蕨丛、石头缝中叼出小蜥蜴。


迪克西湖鱼类动物群的成员,从上至下依次为:腔棘鱼(未定种)、史氏角齿鱼、詹氏滑齿鲨、卡纳布半椎鱼

  詹森农场的戏水足迹

  “腐尸说”的推测终究是陈年老菜。

  2006、2007年,美国犹他州地质调查局的古生物学家科克兰、圣佐治市詹森农场恐龙遗址的米勒和科罗拉多大学的洛克利联袂抛出了多年的研究成果,以3篇论文先后阐述了双嵴龙的新食谱。

  该项研究的源头可追溯到圣佐治市的詹森夫妇,他们偶然在自家地面发现了一大片恐龙足迹,但这些足迹又和寻常所见的不同,多了很多奇奇怪怪的“干扰”。殊不知,他们看到的,竟然是极为珍贵的恐龙戏水足迹。

  追溯到约1.98亿年前的早侏罗世,如今詹森农场一带正处在巨大的、宽达100千米的迪克西湖的湖畔,湖畔植被茂盛,松柏类的坚叶杉郁郁葱葱,水边生长着大片酷似萍蓬草的睡莲类植物,只见朵朵金黄色的花朵挺出水面,灿烂如金色阳光铺洒于水面上,映衬着粼粼的波光和翩翩虫影。湖泊生活着大量硬骨鱼,甚至还有一些软骨鱼——鲨鱼。


詹森农场迪克西湖底的“游泳”足迹,我们可以看到爪子的皮肤印痕,脚底擦过的线迹,重叠在一起的趾垫,遭遇强水流而打滑的痕迹等等,这都是恐龙戏水的铁证。 CFD:水流方向,CT:爪端,PP:趾垫远端,SSL:擦线迹

  科克兰和米勒仔细研究了这片古湖泊里的鱼化石,将这些组合命名为迪克西湖鱼类动物群。该鱼类动物群保存有詹氏滑齿鲨(新种)、史氏角齿鱼(新种)、卡纳布半椎鱼、腔棘鱼等。詹氏滑齿鲨(新种),种名赠与詹森夫妇,正是他们发现了这批珍贵的化石。史氏角齿鱼(新种),种名赠与史都华,感谢其在宣传詹森农场恐龙化石点上所作的贡献。卡纳布半椎鱼,种名意为化石的发现地,即犹他州凯恩县的卡纳布。腔棘鱼又名空棘鱼或拉蒂曼鱼,是一种迄今依然存活的活化石,分布于南非科摩罗群岛与印尼海域。

  而这些肥美的大小鱼儿自然沦为捕猎者的美餐。在古生物学中,除非食物被极为罕见的保存于动物的腹中,不然学者们都没有直接的证据去表明眼前这些奇奇怪怪的家伙们到底以何为食。但一些奇特足迹的出现却意外地为我们了解恐龙的食性打开了一道新的通路。就在迪克西湖边缘,竟保存了约3 000个恐龙足迹,科克兰、米勒与著名的恐龙足迹专家洛克利一道,对这些足迹进行了仔细的研究,从而揭开了恐龙游水和捕鱼的大秘密。

  这些恐龙足迹的主人大约有3大类,分别是大型、小型的兽脚类和原始鳄类。其中兽脚类的足迹占了绝大多数,兽脚类足迹基本为三趾型,两足行走,趾端有明显的爪迹。一般来说,其第Ⅲ趾最大,第Ⅱ趾及第Ⅳ趾较小,Ⅰ趾及第Ⅴ趾则更小或者消失。而且,不少足迹上还会有一些隆起的块状结节,这是脚趾肉垫所留下的痕迹。

  洛克利将这批足迹归入跷脚龙足迹和实雷龙足迹。它们的趾垫、爪迹清晰,趾间角小,前者是一类小型三趾型足迹,长度小于18厘米;后者是一类大型三趾型足迹,长度大于25厘米。正如你所见,这两类足迹的差异基本上仅为大小之分。虽然跷脚龙足迹和实雷龙足迹在世界各地皆有发现,但詹森农场的这些足迹却如此与众不同。在这片曾经柔软的湖底,足迹保留有各种各样的细节。

  当恐龙踏入湖中,足底的泥土从坚硬、半坚硬到松软,足迹的形态必然发生变化。恐龙在迪克西湖底留下爪子的擦、刮和削痕,甚至连爪子的皮肤印痕,脚底擦过的线迹,重叠在一起的趾垫,遭遇强水流而打滑的痕迹都清晰可见。这本身已是恐龙戏水的铁证。

  恶魔们的鱼肉盛宴

  古生物学家在研究恐龙足迹时,最希望了解这到底是哪一种恐龙留下来的?最理想的情况是,恐龙足迹能和恐龙化石在相距甚近的同一层位被发现,这就比较容易得出结论,这些足迹是它旁边的恐龙所留下的。遗憾的是,到目前为止,世界各地发现恐龙足迹之处极少有相关的骨骼化石保存下来,反之亦然。这可能是由于两者形成的条件不同所导致。一般来说,足迹的形成需要较长时间的地表暴露,以便干燥自身日后成形。但是这对于恐龙尸体的保存却极为不利,长期暴露于地表,会使恐龙尸体被食腐动物或自然条件所破坏。从另一个角度来看,恐龙尸体的保存需要水流携带沉积物迅速将其埋藏,但这种水动力条件恰恰是冲毁新鲜足迹的元凶。


左为双嵴龙的前上颌骨牙齿,右为棘龙牙齿,它们非常接近,都非常适合于把水中的鱼儿“挑”上来

  因此,古生物学家很难根据足迹来判断其主人到底属于哪种具体的恐龙,只能将它们分为遗迹科、属和种。但我们也能清楚地了解到,不同大类的恐龙,其足部骨骼结构有着很大的差异,这些独有的特征总会反映到足迹的形状上,因此我们可以由此判断造迹恐龙是肉食性还是植食性。此外,根据恐龙足迹的形状,古生物学者还将其分为兽脚类的大型肉食龙类、虚骨龙类和似鸟龙类,蜥脚类,鸟脚龙类,甲龙类和角龙类等。

  科克兰、米勒与洛克利这一次也想挑战这个“不可能的任务”,试图推断出这3 000个足迹最可能的主人。由于足迹所处是早侏罗世,那时的大型兽脚类恐龙并不多,基本还是角鼻龙类的天下,这个范围就大大缩小了。而北美犹他州及接壤的亚利桑那诸州早侏罗世角鼻龙类名单上仅有3种恐龙,分别是双嵴龙、腔骨龙和巨死龙。

  双嵴龙就是大名鼎鼎的卡岩塔恶魔,而腔骨龙人们同样熟悉,它体长将近2.5米,体重大约20千克,是标准的两足行走动物。腔骨龙后肢形似鸟腿,十分强壮,很适合奔跑,而较短的前肢也非常灵活,适于掠取食物。腔骨龙一度以“同类相残”而著名,化石证据来源于新墨西哥州幽灵牧场发现的腔骨龙标本,其下腹中发现有“幼龙”的骨骼。不过,现在已经认定这些所谓的“幼龙”其实是一些细小的初龙形类动物,如敏捷黄昏鳄。关于巨死龙,它可能有一个更让恐龙迷熟悉的名字——合踝龙,但由于其属名已在1869年用来命名一种甲虫,所以被改称巨死龙。有关科学家认为,巨死龙与腔骨龙非常接近,甚至可能就是同一种恐龙。


中晚三叠世的古生物动物群。这包括了恐龙类的双嵴龙、腔骨龙、板龙,翼龙类的喙嘴龙、龟鳖类,初龙类的植龙,还有始兽类这样原始的哺乳动物等

  为了确认足迹的主人,科克兰等人仔细研究了双嵴龙的身体结构,没想到竟然有意外收获。科克兰发现,双嵴龙灵活的前上颌骨上牙齿尤其长、尖且密布小锯齿,这非常适合把水中的鱼儿“挑”上来。该构造也类似于著名的食鱼恐龙,即生活于北非白垩纪时期的棘龙和似鳄龙,它们所特有的食鱼特征更为明显,牙齿呈圆锥形,表面有纵向的平行纹,这方便咬进细腻的鱼肉。除了前上颌骨的牙齿,双嵴龙的鼻子也有特殊之处,它的开口较高,这与现生的鳄鱼类似,当它们下水捕猎时,可以保证高位的鼻孔总露出水面,自己的血盆大口却藏于水下。而腔骨龙和巨死龙也有类似的结构。

  更巧的是,从足迹推断,恐龙大约有2种高度,分别是1~1.25米和1.75米,这个高度正好符合腔骨龙、巨死龙以及双嵴龙的身体高度。腔骨龙和巨死龙身高约0.9~1米,在1~1.25米的水深处,它们就只能昂起头,踮起脚,留下前端的爪痕。而双嵴龙身高约2米,在1.75米的水深处,水位差不多达到其胸口。当然,肯定也有贪嘴的恐龙向更深的湖水进发,结果险遭溺水,一些杂乱的挣扎足迹证明了这一点。有趣的是,“正常”实雷龙足迹还出现在游泳状态的跷脚龙足迹旁边,这表明那些大型的恐龙,如双嵴龙,成年个体就可以涉水深1.25米左右,是那些小型恐龙需要游泳才能达到的深处。

  在食物的选择方面,滑齿鲨应该是双嵴龙和腔骨龙的最爱,因为属于软骨鱼类的滑齿鲨并没有同时代硬骨鱼类那些坚硬的鳞片,而且滑齿鲨在迪克西湖中较为常见,至少占了鲨鱼的十分之一。不过,长有坚硬鳞片的鱼儿也难不倒此地的恐龙,它们的牙齿非常锋利,咬破鱼儿的鳞片,就像一把刺刀插入锁子甲一样。

  至此,卡岩塔恶魔终于露出了鬼魅的笑容。它与它的小朋友一道,是熟知鱼之美味的饕餮大师。想当初被冠与“腐尸说”之时,这群卡岩塔恶魔肯定笑破了肚皮,它们好好地耍了古生物学家一把。然而,通过这段长达60余年的发现之旅,在经历了分类上的挫折,食性的误判,古生物学家终于回归到正确的道路上,这也完美地见证了学科的步步发展。

  不过,也毋需得意,想必卡岩塔恶魔不会就此善罢甘休,它一定还有惊天大秘密等着我们去揭晓!

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