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恐龙是怎么被发现的

2023-05-30

大众科学 2023年2期
关键词:古生物学家恐龙化石

早在数千年前,人们就已经发现了恐龙的化石,并由此衍生出一些上古神兽的形象,比如“龙”。欧洲的一些古籍中也有关于恐龙化石的记述和插图,但当时人们并不知道这些骨骼的真实身份。西方故事里,金字塔诞生的两千多年前,地球以及地球上的所有生命就已经出现。这种观点一直统治着西方世界,这为古生物化石的研究带来了很多阻碍。

19世纪初,新英格兰发现了大量三趾型脚印,当时人们认为这是某种巨鸟留下的。到了19世纪早期,随着地质学研究的深入,越来越多的证据表明,地球的发展史比人们早期预想的要悠久得多,也复杂得多。学者们慢慢开始相信,地球上或许真的曾经存在过一些早已灭绝的奇异生物。

19世纪20年代,英国最早开始了现代意义上的恐龙研究。科学家们发现了一些恐龙牙齿,发表并命名了肉食性的巨齿龙和植食性的禽龙。那数十年间,科学家们一直认为远古沉积物中发现的骨骼属于某些体型超大的现代爬行动物。直到1842年,理查德·欧文意识到,当时发现的许多化石并不属于严格意义上的爬行动物,于是他把这些化石动物统称为“恐龙类”。

欧文的发现推进了人们对动物演化发展的认识,他认为恐龙是超大型的爬行动物,于是人们将恐龙重新定义为 “大型四足动物”。在此基础上,1850年,第一座恐龙复原雕塑诞生于英国水晶宫。这是恐龙第一次走进公众的视线,人们立刻对这类神奇的庞然大物产生了浓厚的兴趣,甚至还有学者在未完成的雕塑中举行了一场宴会。这些早期的恐龙题材艺术作品一直完好地保留至今。

第一具完整的恐龙骨化石被发现

美国南北战争前夕,欧洲发现了第一具完整的恐龙骼化石。该化石属于体型较小的恐龙——身上披着厚重甲板的肢龙和类似鸟类的美颌龙。这些化石的尺寸并不像预期的那样庞大,难免有些令人失望。此后不久,索伦霍芬的上侏罗统沉积物中发现了最原始鸟类的牙齿和羽毛,这种鸟被命名为始祖鸟。这种既像恐龙又像鸟的小家伙龙鸟身上兼具了鸟类和爬行动物的典型特征,这顿时引起了学者们的极大兴趣。

差不多同一时期,查尔斯·达尔文的巨著——《物种起源》问世,这为科学家给“恐龙”这类神秘物种寻找合适的分类归属提供了理论依据。进化论的另一位积极倡导者托马斯·赫胥黎则认为,美颌龙与始祖鸟之间的密切相似性,表明这两个物种之间一定存在着紧密的联系。到了19世纪70 年代末,比利时矿工挖掘出大量完整的禽龙骨骼化石,该化石清楚地表明它们是三趾型的半两足动物,而非完全意义上的四足动物。

接下来,让我们把视线转向美国。南北战争前,美国东岸发现过少数几个恐龙遗址。后来,人们意识到广袤无垠的西部地区才是无以伦比的恐龙化石的圣地。19世纪70~80 年代,两位著名的古生物学家爱德华·柯普和查尔斯·马什,为了发现更多、更完整的新恐龙展开了激烈竞争,这就是著名的“化石战争”。双方都希望能抢在对手前面收集到完整的恐龙骨骼化石。

这一时期,的确有很多新的恐龍化石重见天日,于是我们第一次看到了经典的上侏罗统莫里逊组恐龙动物群,比如恐龙中的优秀猎手异特龙和角鼻龙,还有真正的大块头们、四足恐龙:迷惑龙、雷龙、梁龙和圆顶龙。同期发现的恐龙化石还包括原始禽龙类恐龙——弯龙和长着神奇盔甲的剑龙。这些化石的出现大大激发了人们对这些神秘巨兽的兴趣。

到了世纪交替之际,科学家们把发掘重点转移到较新的地层,比如兰斯组和地狱溪组地层。在这些地层中,科学家们发现了一些生活在恐龙末代王朝的动物,比如属于鸭嘴龙类的埃德蒙顿龙,全身披着厚重甲板和利刺的甲龙,头上顶着大角的三角龙和庞然大物暴龙。 20世纪初,古生物学家们把眼光投向更靠北的加拿大,他们惊喜地发现,加拿大广袤的地下埋藏着丰富的晚白垩世恐龙,如艾伯塔龙、头上长着大型鼻角的尖角龙、有着喙状嘴的戟龙以及长着头冠的鸭嘴龙类恐龙——盔龙和赖氏龙。

满世界寻找恐龙

美洲大陆的恐龙研究取得了辉煌的成就,世界上其他地区的古生物学家们也大受鼓舞,信心满满地去探索更多新的恐龙。在欧洲德国发现的大量板龙化石为学者们研究晚三叠世恐龙的演化史指明了方向。德国殖民者在非洲东南部地区汤达鸠发现了蜥脚类长颈巨龙——腕龙和长满尖刺的钉状龙。20世纪20年代,美国纽约自然史博物馆的亨利·奥斯本委任罗伊·安德鲁斯去蒙古寻找古人类化石,结果误打误撞地发现了晚白垩世的小型恐龙群,包括喙部像鹦鹉嘴的原角龙,“偷蛋专家”窃蛋龙以及与鸟类亲缘关系非常近的兽脚类恐龙——伶盗龙。

学者们发现了一些恐龙蛋和完整的恐龙巢,当时他们想当然地认为这些都属于原角龙,后来我们才知道,蛋和巢是窃蛋龙留下的。这个小插曲是纽约自然史博物馆中亚探险队给我们带来的小小误导。随后,安德鲁斯的队伍继续向北京的东北方进发,他们认为应该能在那里获得更多惊人发现,预计将会彻底改变人们对恐龙、鸟类以及其演化史的认识。最终,古生物学家的愿望还是实现了,不过已经是四分之三个世纪以后的事情了。

在非洲南部,研究人员在下侏罗统地层发现了保存完好的腔骨龙,这充分证明恐龙在泛大陆时期的族群非常统一。一系列蜥脚类和兽脚类恐龙的新发现极大地填补了恐龙演化史的空白,非洲北部于是成为一个主要的研究中心。澳洲大陆是地球史上最稳定的大陆,地质构造变动造成的侵蚀相对较少,既不易埋存化石,也不易暴露化石。因此,尽管澳洲大陆较为荒芜,但发现的恐龙化石却不多。其中最重要的发现是南极点附近的白垩纪恐龙化石,这标志着恐龙能够适应极端的气候。尽管覆盖着层层冰盖的南极大陆给科考工作带来了重重困难,但是科学家们仍旧在这里发现了早侏罗世的兽脚类恐龙——头部长着奇异冠状物的冰脊龙骨骼化石以及其他恐龙化石。

在地球的另一端,阿拉斯加北坡发现了大规模的晚白垩世恐龙动物群,这充分表明恐龙能够在高纬度地区生活,可以承受极地的漫漫冰雪和极夜时的漫长黑夜,在同一时期的地层沉积物中并没有发现蜥蜴和鳄类等动物化石。在更远的南方,一队研究人员继续在北美洲西部探寻大型恐龙的化石,这些将为研究恐龙从三叠纪直至最终灭绝的演化史提供最为详尽的标本。众所周知,莫里逊组地层中发现了身披盔甲的甲龙类和同样覆甲的植食性的剑龙类在一起漫游;下白垩统地层中发现了一批蜥脚类恐龙化石;而接连发现的新的角龙类和鸭嘴龙类化石则使当地上白垩统地层光芒四射。

如今,亚洲的蒙古国和中国,特别是中国,已经成为恐龙古生物研究的前沿。即使在建国初期,中国古生物学家也有重大发现,如著名的马门溪龙,这种蜥脚类恐龙是所有恐龙中颈肋最长的。随着中国的现代化进程加快和蒙古国的独立,越来越多的加拿大和美国的科学家开始与当地的科学家开展合作研究,这使得他们成为恐龙研究领域的领军力量。经过一系列研究,科学家们最终意识到焰崖发现的窃蛋龙类并不是要偷吃窝里的恐龙蛋,而是要以一种“原鸟”的方式来孵化它们。恐龙在中国已经变得极为多产,近几十年来,古生物学家纷纷把目光投向中国的东北部,那里的农民在下白垩统的湖相沉积中发现了不得了的化石!

恐龙的中国发现

20世纪90年代中期,中国发现了一具完整的小型美颌龙类(兽脚类)标本,它身上覆盖着又长又密的刚毛状的原始羽毛,这就是中华龙鸟。最近有研究者提出它的发现或许可以让古生物学家确认恐龙毛发的颜色。这仅仅是个开始。位于中国辽宁省的义县组地层,开始源源不断地发掘出大量保存几乎完美的恐龙化石,其发现规模巨大、产量极高。由于古生物化石具有极高的经济价值,当地人要求有关部门准许他们用化石盈利,而不是用于严格的科研,有时候这就意味着他们会在化石上做点手脚,让它们“更有吸引力”。很快,这里又发现了一种带羽毛的恐龙——尾羽龙,它们属于窃蛋龙。义县驰龙类的发现更令人震惊,这种恐龙长着镰刀形利爪,不仅前肢完全演化成了翅膀,就连后肢也是如此。这不仅说明驰龙类是最原始的飞行动物,而且证明它们与鸟类的飞行方式完全不同。

北票龙看起来就像华纳兄弟电影公司出品的卡通片里的流浪汉。义县恐龙化石群的重大意义并不仅限于告诉人们鸟类就是恐龙,以及恐龙也长有羽毛。比如,过去的 80 年间,亚洲发现了大量的鹦鹉嘴龙——它已然成为白垩纪最常见的恐龙,但是直到义县发现了保存有皮肤痕迹的鹦鹉嘴龙化石,学者们才发现鹦鹉嘴龙的背部到尾巴有一排中空的管状刺毛。更重要的是,义县组发现了小型鸟臀类恐龙——天宇龙,证明了小型恐龙普遍存在中空毛状结构。此外,在中国那些许许多多新建的博物馆里,还储藏或陈列着大量尚未来得及描述的恐龙化石。

不仅仅是化石点

科学家们在全球范围内共发现了数以百万计的恐龙行迹。这倒也并不令人诧异,因为一只恐龙只能变成一件骨骼化石,却能留下许多足迹。在某些地方,恐龙的足迹非常集中,科学家们戏称为“恐龙高速公路”。一些恐龙行迹具有一定的规律,从中可以看出造迹者会形成大大小小的群体在活动。还有少数足迹记录了肉食性恐龙对植食性恐龙的捕食大战。

恐龙研究的历史不仅仅包括新假说和新化石点,还包括各种新技术和新工艺的应用。世纪交替之际,古生物学家们已经开始使用电脑来批量处理大数据,并利用高分辨率 CT 扫描仪来无损地扫描化石,获取其内部结构。同时,恐龙学研究也开始向微观方向和分子水平发展,恐龙研究迈进了一大步,古生物学家们可以了解恐龙的生长速度和寿命,还能告诉我们它们是什么时候开始繁育后代的。骨同位素测定技术有助于了解恐龙的饮食结构,测定哪些恐龙是亲水的。而且,一些恐龙化石上的羽毛色素保存完好,完全有机会来复原恐龙本来的颜色。而《侏罗纪公园》系列没有为这些鸟类近亲披上羽毛,所以其中的恐龙形象十分陈旧,但它们依然维系着公众对恐龙的热诚。

不再神秘的恐龙

200多年前,人们首次发现了恐龙这一物种,之后科学家不断对其进行研究,其间对其的认识也发生了颇具戏剧性的变化。因为恐龙是一类非常“奇异”的物种,不像哺乳动物或爬行动物,人们最初对恐龙的生物学特征并不太明确。了解恐龙的本来面貌,建立起这个知识体系则需要大量的时间。恐龙学最新的革命迄今还方兴未艾。笔者年轻的时候也以为恐龙是一类行动迟缓、呆头呆脑、代谢能力不高的冷血爬行动物,而且还不懂得照顾幼仔。当时,如果有人提出某些恐龙是有羽毛的,而鸟类就是这些有羽恐龙的后裔,那么大家一定会认为他很荒谬。现在,我们对中生代的居民已经有了比较详尽的了解,恐龙学已经形成了比较完善的体系,恐龙研究框架也基本定型。

蜥脚类恐龙不会再回归到河马般的生活方式,恐龙那巨大尾巴也不会一直拖在中生代的泥地里。恐龙已不再神秘,但恐龙研究还远远没到尽头。迄今为止,恐龙已经有 500 个属,700多个有效种被发现和命名,而这可能只是恐龙化石储量的四分之一,甚至更少。尽管人们已经发现和认识了大量恐龙,但仍有许多奇异的恐龙化石沉睡在地下,等待我们去发掘。随着科学技术的进步,对恐龙和它们所生活的古世界的研究也会不断加深。在不久的将来,一定會有更多令人惊喜的发现呈现在公众面前。

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