2.1億年前的海生爬行動物長什麼樣?

2020-12-03 騰訊網

中國化石寶庫中的一顆明珠

中國是世界上少數幾個具大量古生物資源大國之一。在雲貴高原的三疊紀地層中,海生爬行動物化石異常豐富,是全球侏羅紀之前的海生爬行動物化石代表性產地。

貴州興義國家地質公園位於黔西南州興義市中南部,是以三疊紀罕見的貴州龍動物群化石及其產地、三疊紀碳酸鹽巖層為載體,以奇特喀斯特峰林景觀以及三疊紀巖相突變地質景觀構成的高品質、多類型的大型綜合地質公園。貴州興義國家地質公園地處雲貴高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶,地勢西北高東南低,由燕山期以來長期的隆升和夷平作用以及喜馬拉雅期以來強烈的新構造抬升運動,並經高原期、石林期、南盤江期等地文期的發育,其東、南、西三面分別被馬嶺河、南盤江及黃泥河強烈切割,總體呈現出由西北向東南逐級階梯狀降低的河間高原山地景觀。

▼ 興義萬峰林

「貴州龍動物群」又稱「興義動物群」,是指產於貴州省興義市及鄰近區域中三疊世晚期地層的化石生物群,以「胡氏貴州龍」為主,包括幻龍、歐龍、碷齒龍等海生爬行動物,並伴生大量魚類及菊石、雙殼類、腕足類、蝦、海百合、牙形石等多門類動物化石。興義是我國已知的海相地層中,唯一同時發現三疊紀海生爬行動物化石和魚化石的地區,在國外相關地層中也是少見的。魚類化石的發現還填補了我國在魚類這一重要演化階段的空白。

▼ 貴州龍動物群

貴州龍產於中三疊統上部法郎組竹杆坡段,是我國最早發現、研究並定名的三疊紀海生爬行動物,也是原始鰭龍類在亞洲的首次發現。它對於海生爬行動物的演化及古地理分布的研究有著重大意義。貴州龍與腫肋龍科經常被分類於幻龍目,或是被列為鰭龍超目的原始、獨立支系。貴州龍動物群以種類繁多、化石豐富、保存完好而享譽國內外,已成為世界上最著名的動物群之一。貴州龍動物群分布廣泛,在貴州黔西南州興義市頂效鎮,烏沙鎮內的岔江村、革裡村、革居、泥麥古村、謝米村等地,安龍縣龍廣鎮,雲南富源縣十八連三鎮祭羊山和新伍依村等地都有出露。

▼ 貴州龍動物群中已研究定名的海生爬行動物和魚類列表

發現貴州龍

1957年5月,地質部陳列館(中國地質博物館前身)的胡承志先生從雲南到貴州,在今興義市頂效鎮大寨村浪慕山發現一種類似於蜥蜴的小型爬行動物化石。這種神秘的古生物化石引起了他濃厚的興趣。他隨即採集了8塊化石帶回北京,並將它們交給中國科學院古脊椎動物研究所的楊鍾健所長教授。

▼ 貴州龍動物群化石發掘現場

楊鍾健經過仔細研究,識別出這是一種從未命名的腫肋龍化石,在中國甚至整個亞洲都是首次發現,並將其命名為「胡氏貴州龍」,以紀念貴州龍標本的提供者胡承志。他還根據胡氏貴州龍進化的特異程度,推斷胡氏貴州龍的地質年代為中、晚三疊世。他還指出胡氏貴州龍生成的巖相和歐洲阿爾卑斯山中的一種石灰巖十分相近,這個事實再加上其他類似發現,可以更好地了解特提斯海在中生代的分布情況。此後,國內科研人員在同一地區又發現了不少魚類化石,並分別命名為「東方肋鱗魚」「貴州中華真顎魚」「興義亞洲鱗齒魚」等。1995年4月,經中國科學院古脊椎動物與古人類研究所專家組鑑定,將其中226件定為國家級珍貴文物,其中一級龍化石17件、二級龍化石35件、三級龍化石112件,二、三級魚化石62件。

▼ 貴州龍和中華真顎魚化石

如同其他鰭龍類,貴州龍是高度適應水生環境的動物。它們身長15~30釐米,擁有長頸、長尾,還有五個細長的腳趾。尖形頭和銳利牙齒顯示它們是水生動物,並以魚蝦為食。

我們一般說的「貴州龍」指的是胡氏貴州龍,但貴州龍屬還有另外一種——遠安貴州龍。正如其名所示,因其發現地為湖北遠安縣,由楊鍾健於1965年研究定名。

貴州龍與其他腫肋龍科的不同處有:更粗的肱骨、寬廣的尺骨、略呈多指型的前肢;缺乏胸骨,前肢略呈鰭狀,顯示其在運動時,前肢發揮較大的作用;肩帶由鎖骨、間鎖骨、肩胛骨、鳥喙骨構成;貴州龍的身體各部分生長速度不同,呈現異速生長的現象。

貴州龍的生活習性

根據黔西南地區的地質構造,可初步推斷貴州龍動物群生活在距岸有一定距離、水體相對較深的局限海或潟湖環境,與歐洲等地的鰭龍類的生活環境一致。這裡海浪小,水動力條件弱,光照條件好,鹽度正常,有機質豐富。在這種平靜的環境下,生物種類繁多,故有豐富的龍、魚、蝦等動物群。

▼ 貴州龍化石

作為最早回歸海洋的爬行動物之一,胡氏貴州龍的身體因適應水生生活而發生改變,尺骨與腓骨變得粗短,趾骨細長,為遊泳的典型特徵。但貴州龍四肢原始,未特化成鰭狀;身體橫寬,神經棘低,頸長、尾長,這些體形特徵均反映出它並不完全適應海洋生活,其生活方式可能與現在的海獅相似,通常在淺海近岸、局限海及潟湖等區域生活。

在運動中,胡氏貴州龍很可能是以前肢為主,同時部分軀體、後肢及尾部都起推進作用。當直線前進時,其後肢呈「V」形,以保持平衡;當曲線前進時,通過彎曲頸部來轉動身體,同時後肢向後伸展並靠近尾根部以增大尾根部的面積,使身體呈流線型。長長的尾部一方面可以控制其前進的方向,另一方面則有利於保持身體平衡。

貴州龍動物群的發掘進展

在2009—2012年,對興義動物群的化石儲集層及其上下地層序列進行了系統規範的測量和記錄,測量範圍為整個法郎組竹杆坡段,並按照自然層順序採集了牙形石、巖石及化學元素樣品,用於討論興義動物群的古環境和古生態等因素。在2011年8月至2012年3月,對泥麥古村和尚寺煙花廠剖面法郎組竹杆坡段地層按自然層進行了科學的發掘。在發掘中詳細記錄每一件脊椎動物化石的產出層位,並現場進行標號和包裝保護。經過近8個月的工作,剖面地層序列清楚顯露,整個剖面已經清理成一個陡崖。

▼ 小型貴州龍化石與1元硬幣大小的比較

通過發掘工作,出土了數量巨大、門類豐富的古生物化石,其中最長的一條魚龍長約5.2米左右。共發現化石400多件,包括魚龍、鰭龍、海龍、魚類、海百合、植物等多門類的化石。另在化石層中部及上覆地層中發現多層菊石和雙殼類富集層。此外,三疊系拉丁階與卡尼階的界限層型已經依據菊石建立,在興義動物群發現的大量菊石類化石很可能幫助我們在這個剖面上建立拉丁階與卡尼階界限的金釘子。

▼ 中華真顎魚化石

貴州龍動物群在中國三疊紀海生爬行動物群中的地位

貴州龍動物群極高的科學價值體現在其時代優勢和標本優勢,連接了海生爬行動物早期演化、起源與後來鼎盛時期的輻射式分異,是深入研究和探討二疊紀生物大絕滅後,生物圈復甦過程和生物多樣性組成的實證,對探討海生爬行動物的系統演化和古地理、生物演化輻射過程中各類群之間以及生物與環境之間的關係等具有重要的意義。

在三疊紀海生爬行動物的三大類群——鰭龍類、海龍類和魚龍類中,我國擁有世界上最完好和豐富的海龍類化石、最早的魚龍類和鰭龍類,同時還擁有相對完整的三疊紀早、中、晚系列魚龍類和鰭龍類標本,以及中、晚三疊世海龍類系列標本。對於搞清楚三疊紀所有海生爬行動物的分布和遷徙方式有重大意義。近幾年已經獲取了各門類主要分子的形態學和系統學研究信息,但目前需要繼續完善動物群的組成,深入探討三疊紀海生脊椎動物重要類群的起源和演化,確立貴州龍動物群與西特提斯動物群、東太平洋動物群在不同時間層面上的關係,以及貴州龍動物群的地理分布格局與環境演變的關係。

▼ 三疊紀地層中的完整海龍類化石

部分圖文摘自《中國國家人文地理·黔西南》

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