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中国科学家发现亿年“翼龙伊甸园” 胚胎化石首现-中国新闻传媒网
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中国科学家发现亿年“翼龙伊甸园” 胚胎化石首现
文章来源:新浪 作者:

原标题:中国科学家发现穿越亿年的“翼龙伊甸园”,3D胚胎化石首现

  穿越一亿多年,一块镶嵌着215枚翼龙蛋、3.28平方米大的砂岩展现在世人面前。

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院大学汪筱林研究员带领着科考队在新疆哈密考察十余年,在戈壁发现了这份令科学家惊喜的化石标本。215枚翼龙蛋为椭圆形,长轴多约为6厘米。其中,有16枚含有三维立体的翼龙胚胎化石,系人类首次发现。

  北京时间12月1日,中国与巴西的国际科研团队将这一科学发现与研究发表在国际顶级期刊《科学》上。

  过去10多年间,翼龙蛋在中国辽西、新疆以及阿根廷发现数例,其中一些翼龙蛋是以二维压扁形式保存,除了哈密发现的五枚翼龙蛋是世界上首次发现的三维立体保存的翼龙蛋外,仅阿根廷发现一枚三维的翼龙蛋。而此前,含有胚胎的翼龙蛋仅发现三枚,尚未被发现三维保存形式。

砂岩中保存的两百多个翼龙蛋砂岩中保存的两百多个翼龙蛋

  值得一提的是,汪筱林告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),发现第一枚三维立体翼龙胚胎的所在地埋藏有大量翼龙和翼龙蛋化石,通过十多年的野外考察,这里是目前已知世界上最大和最富集的翼龙化石产地,“每平方米至少可发现一个翼龙个体”。加之2014年,汪筱林团队在《现代生物学》期刊以封面文章报道称,该地区含有大量雄性和雌性的哈密翼龙,包括大量成年和幼年个体、数以千计的翼龙蛋和胚胎化石,此地宛如“翼龙伊甸园”。

  翼龙最为人熟知的“标签”是“会飞的恐龙”。实则,它是恐龙的近亲,起源于约2.2亿年前的晚三叠世,绝灭于6500万年前的白垩纪末期。翼龙比鸟类早7000万年飞向蓝天,是最早能飞翔的爬行动物,曾和恐龙平分“空陆”。不同种类的翼龙大小迥异,可大若飞机,也可小如麻雀。而此次研究的翼龙蛋与胚胎的母体——天山哈密翼龙(Hamipterus tianshanensis),据汪筱林介绍,成年者双翼展开可达3.5米。

  人类对翼龙的了解一直还很少。根据化石,科学家管中窥豹般试图还原翼龙的生命史。而中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的这一发现,正为研究翼龙的胚胎发育、生殖策略提供了丰富的史实证据。根据新发现的化石,通过显微修理或者CT扫描等,汪筱林团队与合作者得出了一些有趣的猜想和结论。

  过“集体生活”的哈密翼龙经历过暴风事件死亡,成为化石

  对于翼龙的生活习性,科学家知道它常生活在湖泊、浅海的上空,但对于翼龙是否群居,仍待证实。

  而此次发现的集翼龙蛋、胚胎和骨骼化石的罕见标本,富集了200多枚翼龙蛋(研究人员预测,包括尚未暴露的部分,该处翼龙蛋或可达300余枚),以及大量代表不同个体的头骨和头后骨骼。数量之多,显示哈密翼龙具有群居的生活习性。

复原的哈密翼龙生态图(绘图者:赵闯)。雄性和雌性哈密翼龙都有头饰,即头骨上方的前上颌骨脊。头饰的差异得以区分雄雌,雄性哈密翼龙的头饰更大、更靠前,为图中彩色花纹的部分。  复原的哈密翼龙生态图(绘图者:赵闯)。雄性和雌性哈密翼龙都有头饰,即头骨上方的前上颌骨脊。头饰的差异得以区分雄雌,雄性哈密翼龙的头饰更大、更靠前,为图中彩色花纹的部分。
哈密翼龙胚胎出壳复原图(绘图者:赵闯)。哈密翼龙胚胎出壳复原图(绘图者:赵闯)。

  当时发生了什么?得以让如此丰富的翼龙蛋和骨骼埋藏于此,还保存良好?研究人员希望能找出答案。

  通过沉积学和埋藏学观察,他们发现,此次藏有翼龙蛋的砂岩是富含红色泥岩砾屑的灰白色湖相砂岩。而这些泥岩砾屑因为容易破碎,无法像坚硬的鹅卵石一样通过河流,从盆地外源搬运而来。对于这些泥岩砾屑,研究人员认为,合理的解释是来自盆地相对深的泥质沉积物。

  过去,该地有很大的湖泊,哈密翼龙栖息于此,并以捕鱼为食。

  此外,令人惊讶的是,此次翼龙骨骼化石虽然分散保存,但每一块纤细中空(翼龙飞行所需骨骼特性)的骨骼几乎都是完整的,甚至连细长的头骨、牙齿和薄薄的头饰都与头骨或下颌关联且保存完好。

翼龙蛋翼龙蛋
化石局部放大图化石局部放大图

  汪筱林对澎湃新闻解释:“翼龙在活着的时候,遇到突发的风暴事件,湖边的、湖底的物质和岸边湿润沙子里的翼龙蛋等卷在一起,快速地搬运、沉积和埋藏。翼龙骨骼分散但完整,说明它们是带着皮肉被埋藏的。”

  在裸露的数米高富含翼龙的地层剖面上,出现多层风暴沉积层,均发现有翼龙化石。研究人员进一步推测:“这些数量巨大的翼龙和翼龙蛋化石很可能经历了多次湖泊风暴事件。这种高能的风暴经过翼龙的巢穴,将翼龙蛋及生活着的不同大小、不同性别的翼龙带入湖中岸边,经过短时间漂浮聚集后,与被撕裂分散的翼龙遗体一起被快速埋藏。”

  孵化出壳后的小翼龙或许还不会飞,需要投喂

  在侏罗纪和白垩纪称霸过天空的翼龙或许不是一旦孵化出世就能飞行,它的胚胎发育也许不像此前认为的那么早熟,孵化出壳的小翼龙仍然需要翼龙父母的照顾。汪筱林团队与合作者提出了这一新的假说。

  研究人员对此次发现的翼龙蛋化石进行显微修理或CT扫描,亿年前的翼龙胚胎清晰地展现在人类面前。

  翼龙胚胎化石不可避免地存在不同程度的缺失,为了尽可能准确地判定每枚胚胎化石所处的发育阶段,研究人员假设相同发育阶段的胚胎个体大小一致,再通过对比骨骼长度,确定胚胎的发育程度。借用已知阿根廷南方翼龙接近孵化出壳的胚胎数据,研究人员推测,此次发现的11号、12号、13号哈密翼龙胚胎化石处于晚期发育阶段。

  13号胚胎是所有胚胎中保存骨骼最完整的一件。有趣的是,虽然该胚胎的股骨已经完全发育,具有了与亚成年或成年个体一致的股骨头和明显收缩的股骨颈,这意味着很可能哈密翼龙孵化后就具备了在陆地上行走的能力;但,其左右两侧的肱骨却还没有发育完全,不具有弯曲的三角肌脊,而这一结构正是翼龙附着与飞行相关的胸肌的位置。

  也就是说,翼龙的前肢发育晚于后肢,孵化后很可能还不具备飞行能力,只有行走能力。

13号胚胎照片,方框显示胚胎所处位置(比例尺10 mm)13号胚胎照片,方框显示胚胎所处位置(比例尺10 mm)

  证据并不只是这一处。在11号胚胎中,研究人员观察了肩胛骨。在翼龙的亚成年或者成年个体中,肩胛骨都会发育有明显的肩胛骨突,即使是在最小的一件幼年个体上也有这一结构。这对飞行举足轻重,因为这儿是附着大圆肌的位置,而大圆肌对翼龙在飞行中抬升翅膀发挥着重要作用。

11号胚胎(比例尺10 mm)11号胚胎(比例尺10 mm)

  和13号胚胎没有发育完全的肱骨、缺失的三角肌脊相呼应,11号胚胎的肩胛骨没有发育肩胛骨突和大圆肌。再一次佐证,甫出世的小哈密翼龙或不能飞行。

  不仅如此,研究人员还发现,哈密翼龙胚胎中牙齿萌发较晚,孵化出壳的小翼龙很可能也不能主动捕食,需要翼龙父母进行喂食或照料。

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