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窃蛋龙的传奇

2017-11-02徐洪河高海峰

生物进化 2017年3期
关键词:恐龙蛋白垩鳄鱼

徐洪河高海峰

窃蛋龙的传奇

徐洪河高海峰

1922年4月25日,美国纽约自然历史博物馆主导的中亚考察团终于不负众望,为它们长期开展的亚洲地质考察记下成功的一页。他们在内蒙古的二连浩特附近发现了大量恐龙化石,并首次发现了一起保存的恐龙蛋化石。恐龙蛋化石的发现具有划时代的意义,从科学的角度进一步认识了恐龙这种爬行动物。

窃蛋龙目

图2:成窝保存的窃蛋龙类的长形恐龙蛋,注意它们总是成对的堆叠排列 (图片来自Wikipedia)https://en.wikipedia.org/wiki/Macroolithus

图3:台湾自然科学博物馆收藏的一对巨型蛋,注意蛋表面的纹饰。(图片来自Wikipedia)https://en.wikipedia.org/wiki/Macroolithus

窃蛋龙(Oviraptor)就是根据这次考察所采集的标本而研究命名的。考察团当时在野外发现在窃蛋龙骨架下方还有一窝蛋化石,由于考察地发现了大量原角龙类化石,研究者认为恐龙蛋当然是属于原角龙类的。奥斯本(Osborn)在1924年发表的论文中,将这种小型兽脚类恐龙定性为一种专门偷吃原角龙类蛋的小型恐龙,学名为窃蛋龙(本意为"偷蛋的贼")。后来,这个名字的含义进一步扩大,窃蛋龙目包括了所有手盗龙型的兽脚类恐龙,它们的共同特点是拥有细长的后肢和紧握的双手,可能善于奔跑,身长很少超过3米。

自从窃蛋龙化石被发现以来,越来越多的化石在世界各地的白垩纪地层中被报道,也越发表明,当初的命名就是一个美丽的错误。那只小恐龙并不是在偷其他恐龙的蛋,而是在孵化(或照料)自己的蛋。生物学(也包括化石生物门类)的命名法则中有优先率原则。在公开发表的学术论文中已经为某种生物命名,只要名称符合命名法规,这个名称就是有效而合法的,之后所有的引用都要使用这个名称。

中国是世界上产出恐龙最多的国家之一,我国大多数省区均产恐龙化石。目前我国已经描述报道的恐龙有176种,这个数字超过了全球所有恐龙的六分之一,居世界第一。不但如此,中国还有大量与恐龙相关的化石。中国的恐龙足印化石目前已描述的有35属,39种,恐龙蛋化石也具有非常广阔的分布范围,新疆、内蒙古、宁夏、甘肃、河南、湖南、湖北、吉林、辽宁、山东、浙江、江西、广东等省区均发现有大量恐龙蛋化石,尤以河南西峡、广东南雄、湖北郧县和江西赣州等地的恐龙蛋分布面积最广,保存最好,类型最多。据不完全统计,我国已发现的恐龙蛋化石约17属,44种,而具体恐龙蛋的数量可能是百万级。

有恐龙化石,也又恐龙蛋化石,可是我们仅仅知道恐龙产蛋,如何确定某种恐龙到底下什么蛋?某种恐龙蛋到底属于那种恐龙呢?这样的工作并不容易。恐龙和恐龙蛋属于两种不同类型的化石,它们保存在一起的化石非常罕见。前文提及的窃蛋龙和蛋化石一起保存了,在最初发现时,人们也不认为二者是相关的。通常情况下,恐龙蛋多的地方,恐龙化石罕见,而恐龙化石多的地方,往往难以找到恐龙蛋化石。

推测的原因之一是恐龙产蛋的地方与它的生活区并不在一起,这就像是海龟产完蛋就游回千里之外的大海一样。还有一点不可忽视的原因是,这两类化石主要产自不同时代的地层之中。已经报道的恐龙化石主要产自三叠世、侏罗纪至早白垩世(距今2.3亿至1亿年前)的地层中,而大量的恐龙蛋化石主要产自晚白垩世(距今9000万年-6500万年间)的地层内。这真是化石记录中的关公战秦琼!

产恐龙蛋最多的地层是晚白垩世的红层,即,红色的砂质泥岩层,比如,河南全省产恐龙蛋化石的十几个地区中,地层无一例外都是在晚白垩世的红色层中。江西赣州的恐龙蛋地层也是红色的砂岩泥岩地层。河南全省多达920平方公里都发现有恐龙蛋,含蛋化石层最多的地方竟达20层,恐龙蛋化石估计高达30多万枚。而欧洲产恐龙蛋最多的国家是西班牙,据估计其恐龙蛋数量大多是3000多。简单的数据对比结果就是,全世界发现的恐龙蛋化石加起来还不及河南一个省的产量多。

恐龙化石的大都发现于晚三叠世、侏罗纪至早白垩世的深灰色、灰色、灰黄色的砂质泥岩的地层中。古气候学研究表明,在三叠纪至早白垩世时期,全球气候温暖潮湿,当时的气温现在要高得多,当时的地球表面没有冰雪,包括南、北极和山地。这段地质时期是恐龙生活的黄金时期,恐龙数量大增,产下的恐龙蛋几乎全都孵化了。孵化后的破蛋壳很容易在成岩的过程中被压碎、被化解而难以形成化石。所以这一时期恐龙蛋化石极少;而在某些地区、不同时代可能由于突发事件,导致恐龙在局部地区大批灭亡,并被迅速埋藏,从而形成一些著名的恐龙化石'墓地',但它们的时代是不同的。

图4:江西赣州的长形蛋,蛋的中央部分具规则排列的,纵向拉长的脊状突起,两端部分具独立的小圆点(图:徐洪河)

到了晚白垩世,全球气候开始越发干旱,并开始变冷,风化强烈,植被覆盖率逐渐减少,土中有机质也锐减,因而形成了大片红色地层。另外,早白垩世至晚侏罗世,全球火山喷发频繁,而且持续了几千万年,火山喷发释放了大量的一氧化碳、甲烷、硫化氢等有毒气体,危及生物生存。生态恶化、食物匮乏,使恐龙生下的蛋发育不良、蛋壳变厚或变薄、大量恐龙蛋无法孵化。结果就在我国的晚白垩世红层中留下了大量恐龙蛋化石。没孵化的蛋内有蛋白、蛋黄,故在土中抗压、耐风化,所以容易形成蛋化石,故这时期恐龙蛋化石多,而且多保存成一窝一窝的恐龙蛋化石。

保存良好的化石标本可以让我们更好地认识远古生物,建立恐龙与恐龙蛋之间的关系,需要两种类型的化石标本:1)在恐龙化石的体内保存有还未产下的恐龙蛋;2)在恐龙蛋化石里保存有即将孵出的恐龙胚胎。幸运的是,这两类罕见的化石在我国白垩纪地层中都发现了。

图5:保存有胚胎的长形蛋化石(网络图片)

图6:腹腔含有两枚长形蛋的窃蛋龙化石http://www.360doc.com/content/15/0715/12/8507568_485042906.shtml

值得一提的有两件化石标本,都产自江西赣州晚白垩世地层中,第一件是长形蛋瑶屯巨型蛋(Macroolithus yaotunensis),长约 17 cm,宽约8 cm,一端略大,蛋壳厚1.8 mm,蛋的内部保存了胚胎,胚胎的解剖特征符合窃蛋龙类的特征。第二件标本目前保存在台湾自然科学博物馆,在一具不完整的窃蛋龙类腰带间保存着两枚恐龙蛋。骨骼符合窃蛋龙类的特征,而恐龙蛋形态、大小、壳面纹饰和显微结构表明其为长形蛋科。

这两件精美的化石标本科学意义重大,它们将窃蛋龙类恐龙与长形蛋科恐龙蛋联系在一起,另外也显示出,窃蛋龙类恐龙就像现代的鳄鱼一样,具有双生殖产道。这种生理结构并不是说窃蛋龙可以同时产两枚蛋,而是像鳄鱼一样,可以利用两个产道快速而连续地产出两枚蛋。这解释了在那些成窝保存的恐龙蛋化石中,为什么总是可见两个蛋一组的排列形式。另外,在保存较好的长形蛋表面,可以发现蛋壳表面具有纹饰,蛋的中央部分是规则排列的,纵向拉长的脊状突起,而在蛋的两端部分,突起表现为独立的小圆点。纵向的脊和点高度不超过0.5mm,彼此间距1mm左右。为什么会有这样的纹饰呢?我们还是要和鳄鱼的繁殖行为做类比。鳄鱼每次会产一窝蛋,蛋的性状也是长椭球形,一端略大,每窝30-60个不等,鳄鱼产蛋之后就会把蛋小心地用沙土埋起来,自己并不孵化,而是等待这些蛋自然孵化。现代鳄鱼的蛋表面有一层粘稠的胶状物,产在沙土上之后,蛋会立刻固定在那里,这是为了保证蛋在孵化过程中固定不动。爬行动物的蛋很娇嫩,如果发生侧向翻转,就无法成功孵化。对于窃蛋龙来说,一定有一种防止长形蛋侧向翻转的机制,根据现有的化石资料,它的方法就是,把蛋两两排列,利用每个蛋表面纵向的突起纹饰,彼此咬合,一层中的每一对蛋与相邻层中成对的蛋镶嵌排列。在产蛋之后,窃蛋龙会像鳄鱼一样,小心翼翼地把蛋埋起来,静静等待小恐龙破壳而出。

近一个世纪以前,地质考察人员在内蒙古所发现的窃蛋龙由于和几枚长形蛋保存在了一起,留下了骂名,这只小恐龙当时并不是在偷蛋,也不大可能是自己在孵蛋,而更可能的是在用沙土掩埋刚刚产下的蛋。然而很不幸,突然的火山喷发或其他的地质灾难把这一切都定格了,也给这只小恐龙扣上了不可翻身的窃贼之名。

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