1.25億年前,披著羽毛、身長9米的「華麗羽王龍」被噴發而出的火山灰瞬間吞噬。今天,它的化石成了蜚聲海內外的「明星」。
至於氣候條件與身體大小,哪一種因素對羽毛的衍化具有決定性作用,則是目前的難題。前者的例子比如電影《冰河世紀》裡的猛獁象曼尼,還有同時期的披毛犀、愛爾蘭麋鹿等;後者比如非洲草原上的鹿、狼、土狗等,雖然溫度高,仍然需要厚厚的毛皮。「有很多種可能性存在,限於化石材料的局限,目前還無法確定。」徐星說。
團隊成員與研究流程
如果把震驚世界的「華麗羽王龍」化石看做「明星」,那麼徐星及其團隊無疑是它的「經紀工作室」。這個科研團隊有明確分工,照相、繪圖、形態學描述、電子顯微鏡觀察,各司其職,他們的研究由國家自然科學基金會和國家重點基礎研究發展計劃項目共同資助。
徐星告訴本刊記者,2009年10月,他第一次見到「華麗羽王龍」化石是在山東諸城恐龍博物館,一大一小兩隻恐龍的骨骼,在巖石板上連在一起。2010年初,他又在內蒙古二連浩特博物館見到了另一隻幼年恐龍的化石。這三隻恐龍化石均發掘於遼寧省朝陽市下轄的北票市巴圖營子。
化石修理技師餘濤向本刊記者講述了使用石膏和麻布條在野外採集化石的方法。野外的化石由於長期暴露風化可能導致材質疏鬆,不容易被完整取出,所以把化石包在定型的石膏殼內,就不用擔心化石會被磕碰、損壞,也方便運輸。
「華麗羽王龍」頭骨化石
他拿到「華麗羽王龍」的「皮勞克」(「皮勞克」一詞是俄語的音譯,意思就是「石膏殼」)後,先用電鋸把厚厚一層的石膏切開,這時看到的化石與在野外發現時沒有什麼分別,化石骨頭還沒有從巖石中暴露出來。再用刷子、剔針、風刻筆等工具進行精細的修理,根據骨頭的輪廓,把周圍的土石一點點掃開、剃開。「巴掌大的地兒,得剔七八天。」攝影師臧海龍在一旁補充說,「精細的地方要用顯微鏡,拿1/10毫米的剔針慢慢磨。」就這樣,20塊左右巖石板的篩選和修理做了快兩年。
2011年9月,修理完成後,臧海龍開始對標本拍照。「鋪在地上大約有10米多的長度,借了個搖臂,從高處用俯視角度拍。」《自然》雜誌上發表的頭骨復原圖和化石整體圖都是在上千張拍好的照片中,考慮光線、解析度等因素精心挑選出來,再經過後期處理的。
論文於2011年11月26日投稿,今年4月5日刊登。接下來的工作是確定「華麗羽王龍」羽毛的顏色。徐星說:「化石上的顏色並不是羽毛的原本色彩。因為色素體在幾億年的時間裡並不會發生明顯的改變,所以通過觀察化石中的色素體,再對比資料庫,就可以得到答案。」
古生物化石「聖地」
「華麗羽王龍」化石誕生於遼西熱河生物群。
這裡的化石除了保存有骨骼信息,還保留著羽毛印痕、皮膚印痕等軟體組織信息,這在世界上是非常罕見的。能夠保存軟體組織信息的地區在世界上鳳毛麟角,除了我國的遼西,還有德國巴伐利亞州的索倫霍芬。但是,索倫霍芬發掘出來的化石總數和帶有羽毛的恐龍化石標本數量都要比遼西少得多。
因此,古生物保護專家、《遼西化石新聞大視野》的作者張萬連稱遼西熱河生物群「在世界上是獨一無二的」。他告訴本刊記者:「世界上其他地區不一定沒有帶羽毛恐龍生活過,只不過沒有機會形成保存這麼完好的化石。」美國恐龍與古鳥類學家奧斯德姆也曾評價遼西:「世界上沒有其他地方在如此關鍵的時間,保存如此完好的、如此多的化石群落。」
據中國科學院地質與地球物理研究所的張凡考證,1928年美國地質學家葛利普提出了熱河動物群(Jehol Fauna)的名稱,「Jehol」為熱河的韋氏音標,該地區屬於當時熱河省的東部地區,即現在遼寧省的西部。1962年,我國古生物學家顧知微正式提出熱河生物群(JeholBiota)的說法。
張萬連向本刊記者介紹,在1億多年前的早白堊紀,遼西地區的氣候與現在相仿。有兩個主要因素使得這裡古生物的保存完好得仿佛時間凝固一般:一是到處是水,湖泊遍地;二是受太平洋板塊活動的影響,火山噴發頻繁。當時,在地表50米範圍內,因火山噴發產生的有毒氣體瀰漫,岸邊的恐龍、空中的鳥類、水中的魚類隨時可能出現集體死亡;同時,大量的火山灰沉降到水裡,灰遇到水,變成泥,把古生物壓在水底,迅速掩埋。由於火山灰沉積得很厚,水中也是缺氧的環境,所以還沒有等屍體腐爛,石化的過程就完成了。火山灰顆粒細膩,而且把動物屍體壓得比較密實,軟體組織信息等生物細節得以保存下來。張萬連向本刊記者描述:「很多化石還保存了動物『最後的晚餐』的食物殘跡,保存了酣睡中的鳥類,這些化石向世人展示著早白堊紀時期生物界的奇妙圖景。」遼西熱河生物群也因此被稱為「史前的龐貝城」。
「原來科學家在復原恐龍的時候,其體表全部覆蓋著鱗片,但現在,大多數的食肉恐龍都畫有羽毛,這一轉變要歸功於遼西的化石。」徐星說。此外,英國《自然》雜誌高級編輯紀恆瑞2010年曾高度評價遼西對於古生物學界的重要價值:「隨著不同形態羽毛恐龍化石在遼西地區被發現,鳥類起源於恐龍的學說已經沒有爭論了。」
1996年,中華龍鳥成為在遼西發現的第一個長「毛」的恐龍。1998年,研究者發現千禧中國鳥龍身上的細絲狀皮膚衍生物具有分叉結構,比中華龍鳥的原始狀態羽毛有所進化。2009年發現的赫氏近鳥龍是世界上最早的帶羽毛恐龍,比中華龍鳥早2000萬到3000萬年,比始祖鳥早幾百萬年到1000萬年。還是2009年,屬於鳥臀目異齒龍類的「孔子天宇龍」的發現,證明恐龍中鳥臀目與蜥臀目兩大類群中都有帶羽毛的恐龍個體。自上世紀90年代以來,隨著20多種帶羽毛恐龍化石的發掘,遼西熱河生物群顛覆了國際古生物學界之前對恐龍外形與羽毛衍化的認識,並成為古生物學嚮往的「聖地」。
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