新疆哈密发现新的白垩纪翼龙动物群:三维保存翼龙蛋和雌雄个体共生
2014-06-06 09:20:48   来源:化石网   评论:0 点击:

天山哈密翼龙生态复原图(赵闯绘)天山哈密翼龙标本(A)和线条图(B)。在这块标本上保存了三个头骨,包括了一个完整的雌性头骨(正型标本,IVPP V18931 1),一个不完整的雌性头骨(IVPP V18931 2),一个不完整


天山哈密翼龙生态复原图(赵闯绘)



天山哈密翼龙标本(A)和线条图(B)。在这块标本上保存了三个头骨,包括了一个完整的雌性头骨(正型标本,IVPP V18931.1),一个不完整的雌性头骨(IVPP V18931.2),一个不完整的雄性头骨(IVPP V18931.3),一个最大个体的大部分前肢以及大部分的头后骨骼部分。比例尺10 cm (汪筱林供图)



天山哈密翼龙大量骨骼及保存的翼龙蛋(汪筱林供图)



天山哈密翼龙雌雄头骨对比。(A)和(E)是雌性;(B)、(D) 和(F) 是雄性;雄性具有比雌性大而厚的头脊,且前端更加弯曲;(C)正型标本的线条图,灰色部分代表了雄性个体的头脊形态。(汪筱林供图)



天山哈密翼龙蛋(左)与锦蛇(Elaphe)蛋(右)的对比

(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:汪筱林研究员领导的新疆哈密科考队与哈密合作,通过近十年的野外考察,在哈密地区发现一新的白垩纪翼龙动物群。这一翼龙化石分布区不但是世界上已知最大和最富集的翼龙化石产地,也是目前世界上唯一处三维保存的翼龙蛋和雌雄个体共生的翼龙化石遗址。国际著名刊物《现代生物学》(Current Biology)6月5日在线刊发了中科院古脊椎所汪筱林和巴西国家博物馆Alexander Kellner等古生物学家组成的国际合作研究团队的研究成果,印刷版也即将以封面文章报道了这一重大发现。

汪筱林和他的研究团队详细研究了哈密下白垩统地层中发现的约40个同一属种的雌雄翼龙个体和它们的5枚蛋化石,在翼龙的性双型、个体发育、翼龙蛋及其蛋壳显微结构、生殖和生态习性等方面都取得了一些重要进展。研究人员把这一新的翼龙命名为:天山哈密翼龙(Hamipterus tianshanensis),以记念化石的发现地及天山2013年入选世界文化遗产名录。

哈密翼龙具有一些独特的形态特征,最大的特征是它们头骨上发育明显的头饰——前上颌骨脊。脊的表面具有向前向上弯曲或向上伸展的凹凸相间的纹饰。上、下颌的腹面分别具有细长的脊突和沟槽并一直延伸到吻端,而且上下颌前端略有膨大等。

哈密翼龙头骨发育的不同大小、不同形状和不同厚薄的头饰是鉴别雌、雄个体的标志。在发现的数十个哈密翼龙的头骨中,毫无例外的都发育头饰。这些头饰从头骨的前部开始向后延伸形成一个头骨脊,有两类明显的形态特征:一类头骨脊较大,出现的位置相对靠前,始于第5或第6枚牙齿处并一直延伸到头骨后部,脊的前缘强烈向前向上弯曲;另一类头骨脊较小,出现的位置也相对靠后,始于第6或第7枚牙齿并一直向后延伸,脊的前缘后倾而没有明显的向前弯曲现象。这两种头饰的形态代表了翼龙的性双型,即脊较大的为雄性,较小的为雌性,具有性展示的功能。这一性双型的现象在晚白垩世大型的无齿翼龙中也曾被发现,即头骨脊大者为雄性而小者为雌雄。之前还有一种关于翼龙性双型的观点,认为在所有的翼龙中,雄性具有头骨脊而雌性没有。通过哈密翼龙大量头骨的发现和研究,很显然这一观点是不成立的。翼龙类群中的性双型主要表现为头骨脊的大小和形态差异,而头骨脊的有无是不同翼龙类群的重要形态学鉴别特征。

哈密翼龙属于大型翼龙类,其成年个体的翼展可达3.5米。大量不同发育阶段的幼年和成年雌雄个体的发现,尤其保存完整的头骨和下颌,对翼龙的个体发育特征有了全新的认识和了解。哈密翼龙最明显的个体发育差异表现在上、下颌的前部,即随着个体发育从幼年到成年,上、下颌前部逐渐出现明显的侧向膨大。在较小的幼年个体中几乎见不到这一现象,而在较大的成年个体中这一膨大现象较为明显,而且随着个体年龄的增加其膨大越来越明显,这一个体发育特征在已知的翼龙类群尚属第一次发现。

汪筱林等和他的研究团队通过对5枚首次发现的三维立体保存的翼龙蛋宏观形态、蛋壳显微结构和元素组成等方面的研究,并与现生爬行动物的蛋进行对比,发现哈密翼龙蛋的宏观形态和蛋壳结构与现生爬行动物如蛇类的某些“软壳蛋”非常相似。迄今为止除了这次发现的5枚三维保存的哈密翼龙蛋外,已知仅有4枚二维压扁的翼龙蛋化石的报道,其中三枚来自中国辽西地区,一枚来自阿根廷。

新发现的翼龙蛋为近两端对称的长椭圆形,和现生的爬行动物和鸟蛋一样,长轴60-65mm。蛋壳具有双层结构,即外层是一层薄的钙质硬壳,内层为较厚的革质状软质壳膜,壳膜厚度可达钙质硬壳厚度的三倍。由于软的壳膜厚度大的原因,蛋化石都保存完整仅表现为明显的挤压变形,在同一枚蛋壳上可同时观察到塑性变形和脆性破裂。这一发现首次明确翼龙蛋主要表现为柔韧的革质蛋壳,蛋壳外层具有薄的钙质硬层,它们与现生的一些蛇类如锦蛇的蛋非常相似。而之前发现的4枚翼龙蛋都没有观察到这一完整的蛋壳结构。哈密翼龙类蛋的宏观形态特征及其蛋壳显微结构的研究,为羊膜卵壳的起源与演化提供了更多的化石证据,填补了翼龙繁殖行为和生态习性研究上的若干空白。

哈密翼龙化石埋藏在早白垩世的湖泊风暴沉积中,虽然目前还没有发现完整的化石骨架,但发现大量完整的头骨和下颌,而每一块分散保存的头后骨骼都保存完整,没有被搬运破坏的痕迹,代表了距今一亿多年前湖泊中的突发性大型风暴导致生活在湖边和翱翔于天空中的翼龙遭到毁灭性灾难事件而集群死亡,并和它们产在湖岸潮湿的沙滩软泥中的蛋快速埋藏在一起。哈密翼龙化石的数量巨大,但属种单一多样性很低,目前在这一翼龙居群中仅发现同一属种的大量不同发育阶段的成年和幼年的雌雄个体以及它们的蛋。

哈密翼龙化石群的发现也充满了机缘巧合。中科院古脊椎所邱占祥和王伴月研究员2005年前往新疆吐鲁番和哈密地区考察,与时任哈密文物局长亚合甫江等在野外发现几小块非常破碎的骨骼,初步认为可能属于翼龙化石,后经汪筱林确认,从此揭开了哈密翼龙重大发现和研究的序幕。通过近十年的戈壁野外考察,哈密成为我国又一重要的翼龙化石宝库。

哈密翼龙及其蛋化石的发现是翼龙研究领域的重大进展,国际古生物学界对这一发现和研究给予高度评价。其中两位论文匿名评审专家一致认为,这是翼龙研究200年来最令人激动的发现之一,代表了翼龙研究领域的重大发现,具有巨大的潜在和直接的响潜力。杂志特邀英国普斯茅斯大学著名翼龙专家David Martill教授在印刷版同期发表了评述文章也给予高度评价。

该项研究获得了国家杰出青年科学基金、国家973项目、中科院百人计划和中科院古脊椎所野外发掘经费和重点部署项目的资助。

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