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作者: 史宗冈等

来源: 科学世界

发布日期: 2017-04-07

本文介绍了我国东北地区在古生物学研究中的重要地位,特别是关于鸟类、恐龙、翼龙、哺乳动物和植物的化石发现,这些发现填补了生物演化过程中的空白,揭示了许多未解之谜,并对传统教科书中的错误进行了修正。文章还提到了一些标志性的化石发现,如中华龙鸟、圣贤孔子鸟、辽宁古果等,这些发现不仅对科学研究有重要意义,也展示了我国古生物学研究的辉煌成就。

1992年,Sereno和饶成刚在Science上发表了一篇文章,报道了发现于我国辽西下白垩统地层中的鸟类化石标本——中国鸟(Sinornis santensis)。从那时起,全世界的目光都开始聚集到我国东北地区,短短的20年间,这里发现了许多震惊世界的生物类群,我国成为了世界上“第一只鸟飞出的地方”,也是“第一朵花盛开的地方”,我国的古生物学研究在世界上占据了非常重要的一席。

得益于我国保存精美的化石标本,更要感谢那些古生物学家忘我的辛勤工作,这一系列辉煌的研究成果有的弥补了生物演化过程的空白,有的揭开了困惑我们多年的谜团,还有的修改了传统教科书的错误。可以说,最先发现辽西化石的是当地的老百姓,但真正开始做鉴定命名工作的是19世纪60年代法国的阿尔曼·戴维神父,他鉴定了后来被英国鱼类学家Woodward修订的戴氏狼鳍鱼(Lycoptera davidi)。

之后,热河生物群的研究鼻祖葛利普和我国地质先驱翁文灏,以及日本的一些学者在该地区做了大量有关地层和古生物的研究。1962年,顾知微等在多年野外考察的基础上,首次提出了“热河生物群”的概念,并把东方叶肢介、狼鳍鱼和三尾类蜉蝣作为热河群的代表性分子。虽然之后有学者对三尾类蜉蝣的鉴定产生质疑,而且随着各种类型生物的发现,原来的代表分子已经不能概括该地层的特征了,但其对后来的研究起到了巨大的指引作用。

60到80年代,刘宪亭、周家健、顾知微、陈丕基等发表了大量总结性的相关地层及古生物的成果。从90年代开始,越来越多的年轻学者加入了研究辽西古生物的团队,我国东北中生代古生物学的研究进入一个快速发展的时期。

1996年,姬书安和季强于Chinese Geology上发表了发现于我国辽西的一块带羽毛的恐龙——中华龙鸟(Sinosauropteryx prima),中华龙鸟对于解答困惑科学家多年的有关鸟类起源的问题具有极其重要的意义。一个世纪之前,英国著名的科学家赫胥黎(Thomes Henry Huxley)首次提出了“恐龙起源假说”(1870年),推测鸟类可能是由兽脚类恐龙演化而来的。

丹麦学者赫尔曼在其1916年出版的《鸟类起源》一书中也认为,鸟类与兽脚类恐龙在结构特征上极为相似,但他提出了很多疑问,比如兽脚类恐龙没有锁骨等。而在我国辽西发现的中华龙鸟标本,显示出明显的介于恐龙与鸟类之间的过渡性特征,尤其是其身体上发育了很短的皮肤衍生物(可能为原始羽毛)将恐龙与鸟类紧紧联系在一起。

之后,在我国东北地区又发现了其他带羽毛的恐龙,包括属于暴龙类的帝龙、镰刀龙类的北票龙、窃蛋龙类的尾羽龙、伤齿龙类的金凤鸟以及驰龙类的小盗龙等,这些似龙似鸟类群的发现为鸟类“恐龙起源学说”提供了直接的化石证据支持,基本上解决了国际上100多年来未能解决的鸟类起源的问题。除了上面提到的这些蜥臀目的恐龙之外,在我国东北地区还发现了很多鸟臀目的恐龙,包括非常有名的、植食性的鹦鹉嘴龙,体型巨大的锦州龙等。

东北地区发现的鸟类化石标本也多种多样,而且大多数保存非常完整,甚至有一枚珍贵的鸟类胚胎化石。这些古鸟类包括除德国始祖鸟外世界最早最原始的鸟类——圣贤孔子鸟、川州孔子鸟、孙氏孔子鸟以及杜氏孔子鸟;中生代已知个头最小的鸟类——娇小辽西鸟;归于反鸟类的:中国鸟、华夏鸟、波罗赤鸟、尖嘴鸟等;以及今鸟亚纲的朝阳鸟和松岭鸟等。

这些鸟类有的取食植物的种子,有的取食鱼类,更多的我们推测可能取食昆虫,但还缺乏最直接的证据。姬书安和季强于1997年首次报道了采自我国东北地区的翼龙碎片,命名为东方翼龙和树翼龙。之后,在我国古生物学家的共同努力下,经过漫长的野外考察工作,先后发现了近百件翼龙化石标本,包括郝氏翼龙、北票翼龙、飞龙、辽宁翼龙、朝阳翼龙等,以及采自内蒙古道虎沟地区的热河翼龙和翼手喙龙。

而2004年报道的翼龙胚胎化石标本,首次直接证明了翼龙与其他爬行动物和鸟类一样是卵生的。热河翼龙全身覆盖毛状结构的特征,让我们更加确信翼龙属于温血动物。相对于世界其他地区中生代地层中发现的残缺的哺乳动物化石标本而言,我国东北发现的哺乳动物化石标本不算多,但这些标本保存质量非常好,几乎都是完整的骨架。

其中最让人惊异的是我们在远古爬兽的胃中居然发现了一只幼年鹦鹉嘴龙的残骸,证明了在白垩纪时期,并非所有的哺乳动物都是畏畏缩缩,像小鼠一样东躲西藏,它们中的一些凶悍的类群也可以捕杀小型恐龙。100多年前,早期被子植物起源的问题一直困惑着英国生物学家达尔文,然而这个令他“讨厌的迷”终于在我国东北地区中生代植物化石标本中得到了一些答案。

早期被子植物一般是指晚白垩世赛诺曼中期(距今9400万年)之前的被子植物,其形态结构与现生被子植物有较大的区别。1998年注定是我国古生物学界不平凡的一年,首先是任东在Science杂志上发表了发现于北票黄半吉沟义县组地层的喜花昆虫化石,创造性地从昆虫的习性角度预测了被子植物的存在。

仅仅过了3个月,Science上刊登了孙革有关中国辽西迄今为止最早的“花”——辽宁古果的报道;2002年孙革报道了来之辽西的“第二朵花”——中华古果;2007年美国科学院院报(PNAS)上发表了我国东北地区化石中发现“第三朵花”——十字里海果;在本书写作开始之后不久,孙革等报道了已知最早的真双子叶被子植物化石——李氏果,这块同样来之义县组地层的植物化石发表在2011年3月Nature期刊的封面上。

这些被子植物的发现,为我国东北地区中生代生物化石的研究添加了更加绚丽的色彩。除了以上提到的这些标志性成果,辽西地区还发现了许多重要的两栖类化石(三燕丽蟾、北票中蟾等)、爬行动物(满洲龟、潜龙、翔龙等)、大量的鱼类(北票鲟、燕鲟、原白鲟、吉南鱼以及最原始的鱼形动物——中生鳗)以及许多双壳类动物化石。

值得一提的是,最近报道的采自内蒙古道虎沟地区的侏罗络新妇蜘蛛化石标本,被认为是侏罗纪时期最大的蜘蛛化石,引起了全世界科学界的广泛关注,该成果发表在2011年4月份的生物学通报(Biology Letter)上。本文摘编整理自任东、史宗冈、高太平、姚云志、赵云云等著《中国东北中生代昆虫化石珍品》一书“第3章 中生代与昆虫伴生的动植物”。

《中国东北中生代昆虫化石珍品》展示了我国东北地区距今 1.65亿年至1.20亿年的昆虫化石珍品。全书不仅仅着眼于昆虫化石的分类或形态学描述,更侧重阐述这些珍贵化石标本背后所蕴涵的科学意义,同时还包括了化石的地质层位、系统演化、伴生动植物、古生态环境、访花与授粉、拟态等知识。

栩栩如生的化石标本、精美绝伦的现生昆虫照片、生动有趣的文字叙述、回味无穷的小故事等为我们揭开了亿万年前地球上这些渺小而强大的精灵——昆虫的秘密。在恐龙称霸的时代,昆虫已经分化成许多的类群,它们在生态系统中扮演着极为重要的角色,成为了生物演化上一个非常成功的典范,我们将透过这些稀有的化石珍品一探究竟。

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