时光隧道中的“翼龙伊甸园” 全世界首次发现3D翼龙胚胎
2017-12-15 12:49:45   来源:化石网   评论:0 点击:

时光隧道中的翼龙伊甸园 全世界首次发现3D翼龙胚胎(化石网报道)据中国科学报(胡珉琦):这是全世界首次发现的3D翼龙胚胎。科学家还透露,这一标本下伏岩石中还没有完全暴露的翼龙蛋,数量可能更大,推测可达


时光隧道中的“翼龙伊甸园” 全世界首次发现3D翼龙胚胎
 
(化石网报道)据中国科学报(胡珉琦):这是全世界首次发现的3D翼龙胚胎。科学家还透露,这一标本下伏岩石中还没有完全暴露的翼龙蛋,数量可能更大,推测可达300枚。

翼龙是曾经的陆地霸主——恐龙的近亲,地球上第一类飞向天空也是唯一绝灭的飞行脊椎动物,它在生物演化史上有着特殊的地位。科学家想要深挖翼龙的演化故事,只能依赖它的化石。

不过,因其飞行的需要演化出纤细中空的骨骼,翼龙化石保存非常困难,数量十分稀少,而它的蛋和胚胎化石更是罕见。

经历了12年时间,中科院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林团队在新疆哈密戈壁大漠的白垩系地层中,抢救性采集了一件超过200枚翼龙蛋、胚胎和骨骼化石三位一体保存的标本,其中16枚翼龙蛋含有三维立体的胚胎化石。

这是全世界首次发现的3D翼龙胚胎。科学家还透露,这一标本下伏岩石中还没有完全暴露的翼龙蛋,数量可能更大,推测可达300枚。

一亿年前,新疆哈密曾是不折不扣的“翼龙伊甸园”。

三维立体保存隐藏的秘密

世界上首枚3D保存的翼龙蛋、首次发现3D翼龙胚胎,哈密翼龙及其蛋化石最特别的发现就是保存了三维立体形态。

不过,在翼龙的近亲恐龙那里,情况却大为不同。汪筱林解释,三维保存恐龙蛋不是一件难事,首先是因为它的蛋壳很硬,而且它们往往被保存在砂岩、砾岩里,这样的岩层是由松散的粗颗粒堆积物组成的,成岩压实作用相对细粒沉积物而言不高,岩石的孔隙度较大,可以是储水或储油层,蛋壳受到的挤压也不那么严重。发现翼龙蛋的是在有大量泥岩砾屑和砂岩层中,形成于高能环境,成岩过程中的压实会使蛋壳强烈变形,所以,它们能够立体保存下来,需要极大的运气。

科学家为什么想要三维立体保存的翼龙蛋和胚胎化石,因为只有接近原来真实状态的立体结构保存才能帮助他们一探翼龙在早期发育阶段的秘密。

如今,中国的科学家不但知道翼龙蛋是呈对称的椭圆形,长约6厘米,宽为3厘米,蛋壳是由一层薄的钙质外层和厚的壳膜内层共同组成的双层结构,和现生一些爬行动物比如锦蛇的“软壳蛋”非常相似,这一次,他们更是找到了一些很有趣的翼龙胚胎发育特点。

中生代的空中霸主在还是宝宝的时候,到底有多强悍?过去,汪筱林和周忠和等依据在辽西发现的世界上第一枚胚胎化石的研究,认为翼龙应该是早熟的物种,也就是说,宝宝们在破壳后就有可能自主进食,可以飞翔,而不依赖于父母的照顾。可是,根据哈密翼龙的胚胎化石证据,结论却不完全一致。

在一个唯一保存有头部骨骼的胚胎化石里,科研人员对下颌进行了修理和CT扫描,没有找到牙齿的痕迹。实际上牙齿通常比较坚固,更容易保存为化石。他们认为,在胚胎发育晚期还没有出现牙齿,是因为牙齿萌发更晚。所以,他们推测,哈密翼龙在刚孵化出壳之后可能没有牙齿,它们就像那些闭着眼,嗷嗷待哺的鸟宝宝,还需要鸟爸爸妈妈精心地照料。

这方面的证据并不是唯一的。在胚胎骨骼保存相对最完整的一件标本里,科研人员发现,哈密翼龙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,这意味它们在孵化后具备了在陆地上行走的能力。但与此同时,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,而这一结构是翼龙附着与飞行相关的胸肌的位置。另一件胚胎标本也显示,对翼龙抬升翅膀具有重要作用的肩胛骨发育也不完全。这些都说明,翼龙宝宝不是生下来就会飞的。

不过,虽然翼龙胚胎发育并不像之前认为的那么早熟,但它骨骼生长发育的速度还是让科学家大为惊叹。科研人员选取了哈密翼龙的两枚胚胎和数件幼年到接近成年个体的长骨进行研究,他们发现,不管是在什么阶段,翼龙的骨组织类型都代表了快速的骨骼生长速度。

风暴记录“翼龙伊甸园”

在古生物学领域,科学家在前期要花费大量的时间去发现、采集和修理化石。汪筱林特别强调,发现化石和研究化石本身不是一回事。

所谓“发现”,不是找到化石这么简单。2006年,汪筱林带领科考队第一次发现在哈密地区存在大量翼龙化石,直到2008年和2011年才在野外找到三维立体保存的翼龙蛋和胚胎,在此期间,他们进行了大面积的野外踏勘调查工作,目的是要详细了解化石的分布范围、富集程度和埋藏规律,以及如果保护这些重要化石及其遗址,对保存状况不好的,也就是已经暴露地表风化破碎的头骨等进行抢救性采集。没有这些基础工作,按图索骥,仅凭运气可发现不了重要化石。

也正是在这个过程中,科学家领略到了哈密翼龙动物群的惊人之处。汪筱林介绍,哈密不仅有大量的翼龙化石,也有大量恐龙化石,只是目前恐龙化石还未进行详细的野外工作。这些化石赋存地层的面积可达数千平方公里,其中翼龙化石的富集面积就有六七十平方公里,每一平方米至少有一个翼龙个体。翼龙数量如此巨大,还有翼龙蛋和胚胎,汪筱林才把那里称之为“翼龙伊甸园”,在全世界都是独一无二的。

在白垩纪,哈密的土地上究竟发生了什么,才有那么多翼龙化石聚集在此?研究人员也不禁好奇。

通过沉积学和埋藏学的观察,他们发现,这些翼龙化石全都来自含有红色泥岩砾屑的灰白色湖相砂岩中。过去,科学家已经知道翼龙常在湖泊、浅海边上空飞翔,以鱼类为食。所以,那里一定存在一个面积巨大的湖泊,曾经温暖湿润,植被繁茂。

汪筱林说,这些化石及泥质砾屑的分布是杂乱的,有的长轴不是水平的,什么角度的都有,呈菊花状构造,只可能是一种高密度重力流的沉积记录。陆地上的洪水和泥石流、海洋和湖泊风暴(浅水)和浊流(深水)都会产生高密度流,但是化石富集层的泥质砾屑不是通过水流从盆地外源搬运而来的成熟度较高而稳定的砾石,它是来自盆地自身内源的极不稳定的泥质砾屑,而且,地面的水流也不可能卷入带走天上飞的动物,因此,不可能是泥石流或者洪水导致它们死亡的。

他认为,翼龙在当时很可能经历了多次异常残酷的湖泊风暴事件。强烈的风暴经过翼龙在岸边产卵的巢穴,将天上飞翔的、岸边产蛋的翼龙及它们的蛋卷入其中,经过短距离搬运,漂浮聚集后被快速埋藏,富集埋藏在风暴形成的泥质砾屑的高能沉积中。

这也就能解释,为什么翼龙的骨骼化石非常分散,但每一块骨骼却都是完整的,甚至那些牙齿和头骨、下颌都完好地关联着。“当年,活着的翼龙被风暴卷入,带着被撕裂的皮肉生埋的。”汪筱林说。

用研究带动保护和发展

汪筱林团队在哈密地区的工作已经持续了12年时间,仅仅在2014年《现代生物学》和2017年在《科学》发表两篇重要论文,但却影响广泛。

“在我手里能出多少成果不重要,重要的是能给当地留下一份完整重要的自然遗产,给后来人创造持续开展研究的机会和环境。”汪筱林说。

团队之所以对研究成果的发表有意拖延滞后,而且至今没有表明详细的化石地点,就是为了彻底摸清化石的分布规律和保存状况,明确它的科学意义,让当地政府意识到这个区域的科学价值、合理开发利用价值,以及保护的重要性和紧迫性, “如果不这么做,准确地点一旦广为人知,就可能遭到人为干扰和破坏”。

现阶段,除了研究,中科院古脊椎所积极响应国家“一带一路”战略,支持西部大开发并加大科研投入力度,2015年与哈密市政府签署战略合作协议,协助地方政府申报哈密翼龙国家地质公园和遗址博物馆,同时还在哈密博物馆举办世界上最大的翼龙化石展览“飞向白垩纪——中国翼龙展”,进行科普和文化宣传活动,并在新疆科协等地方相关部门的支持下,在哈密设立了院士专家工作站和古脊椎所科研科考基地等,协助地方政府和主管部门对这一重要的自然遗迹进行有效保护,为他们合理开发提供思路、想法和发展规划。

汪筱林认为,不忘初心,牢记科学家的使命,“研究好、保护好、利用好这一重要的自然遗产,造福地方人民,造福子孙万代”。对当地的回馈同样是属于科学家义不容辞的责任和义务,他的团队将继续深入哈密戈壁,为实现这一目标而努力工作。

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