翼龍是最早飛上藍天的脊椎動物,三疊紀晚期出現,白堊紀末滅絕,它們曾經是奇特而神秘的空中霸主,在地球上極為繁盛。
翼龍研究的最大謎團之一,是兩大翼龍類群——喙嘴龍類和翼手龍類之間的關係。
古生物學家一直猜測較為高級的翼手龍類是由原始的喙嘴龍類進化而來。但自第一件翼龍化石出現後的兩百多年間,古生物學家只發現了分屬於喙嘴龍類和翼手龍類這兩大類群的翼龍化石,在形態上處於過渡期的翼龍化石卻一直沒有找到。
這成了研究翼龍進化過程的「缺失一環」。
然而,一塊奇特的翼龍化石在中國遼寧西部葫蘆島市建昌縣境內的玲瓏塔地區出現了,它是否是古生物學家們尋找了兩百年的「缺失一環」?
神秘莫測,翼龍進化的謎團
翼龍通常被分為兩大類群:一類是喙嘴龍類,它們出現於晚三疊世,在侏羅紀時期達到鼎盛,又在晚侏羅世或者早白堊世消失;另一類是翼手龍類,它們出現於晚侏羅世,並貫穿整個白堊紀,在白堊紀末期,和恐龍一起消失。
喙嘴龍類與翼手龍類分別代表了原始和進步的翼龍類群,它們在形態上有一些明顯甚至相反的特徵。
喙嘴龍類的上、下頜一般都具有牙齒,具頸肋,第五腳趾長,絕大部分都是長尾的。這一翼龍類群的化石在義大利晚三疊世和德國晚侏羅世海相沉積中有大量發現,尤以德國南部索倫霍芬灰巖中保存的化石最多。
翼手龍類的牙齒在數量上呈現多樣化趨勢,有的種類牙齒完全退化消失,有的種類牙齒卻多達成百上千枚,翼手龍類一般不具有頸肋,第五腳趾退化或消失,短尾。
儘管人們相信翼手龍類是從某種喙嘴龍類進化而來,然而,自1801年,居維葉研究第一件翼龍化石並確認其為飛行爬行動物以來,古生物學家只發現了分別屬於喙嘴龍類和翼手龍類的兩大類群的翼龍化石,並沒有發現過形態上處於過渡階段的翼龍化石。
對翼龍的研究因此缺失了中間環節,這讓翼龍愈發的神秘莫測,也讓古生物學家黯然神傷。
然而,在遼寧西部葫蘆島市建昌縣境內的玲瓏塔地區出土的一塊翼龍化石,卻重燃了古生物學家破解翼龍進化過程的希望。
奇特化石浮現,揭開翼龍進化的神秘面紗
2006年10月,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所汪筱林研究員帶領科考隊在遼寧西部地區進行熱河生物群地質考查時,出乎意料,一件「奇特」的翼龍化石出現了。
剛出土時,這是一件不完整的標本——斷裂成十多塊碎片,賦存化石的黑色頁巖從中間劈成兩面,破碎的骨骼賦存在巖石的兩側,除了幾節頸椎、一段尾椎和幾枚牙齒外,其他骨骼幾乎很難辨認。
但汪筱林還是根據加長的頸椎和長長的尾巴,以及牙齒的形態,判斷出這是一塊非同尋常的翼龍化石——它同時具有喙嘴龍類和翼手龍類兩大翼龍類群的骨骼特徵。
難道這塊奇特的化石就是古生物學家們苦苦尋覓的翼龍進化史上的缺失環節?
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所技術室高級工程師李玉同對這件破碎的化石進行了專業處理:精心對接、正負面粘結、精細修理,一件堪稱完整的小型翼龍化石骨架清晰的浮現了。
它同時具有喙嘴龍類和翼手龍類的部分骨骼特徵:長尾,第五趾第二趾節強烈彎曲,近端與遠端間的角度約75°,這些是喙嘴龍類的特徵;牙齒在吻端,上頜兩側各有至少16顆釘狀牙齒,頸椎和翼掌骨相對較長,這些是翼手龍類的特徵。
2009年,中巴兩國學者在《巴西科學院院刊》上發表了這一研究成果,並將這個翼龍化石命名為李氏悟空翼龍——種名「李氏」取自化石修理者李玉同先生,屬名「悟空」取自《西遊記》裡的孫悟空。
據此標本,一個全新的翼龍分類單元得以建立——悟空翼龍科。
悟空翼龍,填補翼龍進化「缺失一環」
玲瓏塔有接連不斷的驚喜等待著古生物學家。2010年初,玲瓏塔地區又出現了一件長尾翼龍化石,這塊化石保存了基本完整的頭骨,部分脊柱和胸骨等頭後骨骼。
中英兩國學者根據這件化石和其他相對完整的化石材料,命名了一個翼龍新屬種——模塊達爾文翼龍。
達爾文翼龍與悟空翼龍不但產自同一地點,在骨骼形態上也非常相似——具有喙嘴龍類和翼手龍類的部分特徵,代表了喙嘴龍類向翼手龍類的過渡類型。
而悟空翼龍與達爾文翼龍之間也在牙齒形態等部位存在著一些明顯的區別。
2010年末,汪筱林又與巴西古生物學家合作,依據在玲瓏塔地區同一地點發現的新化石,描述了兩件近於完整的悟空翼龍類的化石骨架。
它們都同時具有喙嘴龍類和翼手龍類的特徵,據此,一個翼龍新屬、兩個翼龍新種得以建立——玲瓏塔達爾文翼龍和中國鯤鵬翼龍。
結合這些發現的化石,汪筱林等對悟空翼龍科的成員進行了總結,對一些屬種的鑑定特徵進行了重新釐定,並將達爾文翼龍和另外一件缺失頭骨的長城翼龍歸入悟空翼龍科。
緊接著,2011年初,中英兩國學者在《科學》雜誌上又報導了一件產自玲瓏塔地區的悟空翼龍類的新標本。
這件標本保留了基本完整的翼龍個體,在標本身體後方,還有一枚圓形物體,這極可能是一枚翼龍蛋。
據此,研究者提出了關於翼龍雌雄之間的形態差異——雄性可能具有較明顯的頭飾,雌性的骨盆相對較大等。
至此,悟空翼龍科包括了李氏悟空翼龍、模塊達爾文翼龍、玲瓏塔達爾文翼龍、中國鯤鵬翼龍和潘氏長城翼龍等4屬5種。它們在形態上居於喙嘴龍類和有翼手龍類之間,既具有喙嘴龍類的特徵,也具有翼手龍類的特徵。
同時,在悟空翼龍科的5個成員之間,它們的頭骨、牙齒、腳趾等部位還具有一些不同的鑑定特徵,這使它們相互區別。
悟空翼龍科這一全新的翼龍類群,為研究翼龍從原始的喙嘴龍類向高級的翼手龍類進化提供了極其重要的化石證據,填補了翼龍進化史上重要的「缺失一環」。