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(文/孟溪为鳄、王維纯丸、賀一鳴萨惑、趙祺、邢立達(dá))20多年前粗合,《侏羅紀(jì)公園》第一次現(xiàn)身的時(shí)候行冰,幾乎一切都還是新的肛走。暢銷書作家邁克爾·克萊頓大膽地把他的故事建筑在了當(dāng)時(shí)的最新研究上:古遺傳學(xué)研究、DNA拼接復(fù)原、熱血而敏捷的恐龍,他甚至在書中加入了一段真實(shí)存在的DNA序列讯私;而導(dǎo)演斯皮爾伯格的熒屏版本更是塑造了一代人對(duì)于恐龍的想象——蜥蜴般的粗糙外皮和鱗片、從棕到綠的暗淡顏色、體型驚人、制造可怕的破壞……直到今天连锯,大部分人心目中的恐龍肴敛,依然是這樣的形象。
《侏羅紀(jì)公園》中的經(jīng)典恐龍形象埠偿,霸王龍朽寞。圖片來源:io9.com
2015年甥温,恐龍系列以《侏羅紀(jì)世界》之名重啟肛著。諸多恐龍愛好者都對(duì)此滿懷期待,因?yàn)檫@些年來古生物學(xué)家們對(duì)恐龍的了解有了翻天覆地的變化——長著絢麗的羽毛首装、飛翔姑廉、長有4個(gè)翅膀章咧、像天鵝那樣把頭埋進(jìn)翅膀下睡覺……想象一下這些神奇生物出現(xiàn)在銀幕上的場(chǎng)景吧——所有這些都是20年前無法想象的事情。遺憾的是搂擦,這些完全顛覆的形象都沒有出現(xiàn)。但這并不影響我們借此機(jī)會(huì)而钞,來回顧這20年來恐龍研究領(lǐng)域取得的重大進(jìn)展草添。
20年來,科學(xué)家們除了化石發(fā)現(xiàn)外栖秕,還通過許多新方法和新技術(shù)惕艳,比如CT和同步輻射成像技術(shù)、穩(wěn)定同位素學(xué)方法郊楣、復(fù)雜的生物力學(xué)方法哥童、復(fù)雜的比較系統(tǒng)學(xué)方法、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、骨組織學(xué)抛杨,甚至大數(shù)據(jù)的方法去研究恐龍玉罐,由此得到了很多有趣的結(jié)論然眼。更加值得一提的是高每,這20年來徒坡,中國的恐龍研究領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就牺丙,河南、湖北彤断、山東野舶、內(nèi)蒙、新疆宰衙、甘肅平道,當(dāng)然還有著名的遼西,成為越來越重要的化石發(fā)現(xiàn)地供炼,越來越多的突破性研究是由中國科學(xué)家做出的一屋。為此,我們特地邀請(qǐng)了我們的科學(xué)顧問袋哼、著名的恐龍研究者徐星冀墨,列舉出他認(rèn)為的過去20年里關(guān)于恐龍的十大發(fā)現(xiàn)。
我們了解得越多涛贯,這些生物就越令人驚奇诽嘉。
1. 長著羽毛的恐龍
自從1842年歐文命名“Dinosauria”(希臘語:恐怖的蜥蜴)以來,恐龍作為體覆鱗片狀皮膚的大爬蟲這一形象弟翘,就長久地固定在了從科學(xué)家到普通大眾的心中虫腋。直到1996年,中華龍鳥的發(fā)現(xiàn)顛覆了這一觀念稀余。
1996年悦冀,中華龍鳥化石發(fā)現(xiàn)于中國遼西。得益于當(dāng)?shù)貛r層絕佳的保存條件睛琳,化石上的皮膚衍生物和部分軟組織都被保存了下來盒蟆,從頭至尾踏烙,一圈纖維狀的印記將一米左右的完整化石骨骼緊密包圍。這一發(fā)現(xiàn)震驚了學(xué)界历等,以至于最初的研究者甚至將其誤認(rèn)為鳥類宙帝,以“中華龍鳥”命名。隨后經(jīng)過骨骼特征的細(xì)致比較募闲,確定這只帶有原始絲狀羽毛的生物屬于美頜龍類步脓。
中華龍鳥的正模標(biāo)本(編號(hào)GMV 2123或NIGP 127586)與原始羽毛痕跡(中國內(nèi)蒙古博物館)。圖片來源:維基百科
一身絨毛讓恐龍變得溫順可愛浩螺,但對(duì)于科學(xué)研究而言靴患,這一發(fā)現(xiàn)的意義遠(yuǎn)不在于顛覆形象:鳥類的祖先確實(shí)長著原始羽毛,現(xiàn)代鳥類復(fù)雜的羽片可能就從這種纖維結(jié)構(gòu)演化而來要出。這為鳥類起源于恐龍扣上了關(guān)鍵一環(huán)鸳君。關(guān)于中華龍鳥的研究仿佛一把鑰匙,開啟了尋覓更多帶羽毛恐龍的旅程患蹂。
2009年3月或颊,中國科學(xué)家在遼寧省建昌縣發(fā)現(xiàn)了距今約1.6億年的“孔子天宇龍”,化石的頸部传于、背部囱挑、尾巴都有類似羽毛的壓痕;同年9月沼溜,在同一地區(qū)又發(fā)現(xiàn)了帶羽毛恐龍化石 “赫氏近鳥龍”平挑,證明了在始祖鳥之前確有帶羽毛的恐龍——這一發(fā)現(xiàn)打破了以往令鳥類起源于恐龍的支持者們尷尬的“時(shí)間悖論”,成為鳥類起源于恐龍的重要證據(jù)之一系草。2012年通熄,遼西發(fā)現(xiàn)的華麗羽王龍,改變了科學(xué)界認(rèn)為羽毛只出現(xiàn)在小型恐龍身上的認(rèn)知找都,讓狂野的暴龍也長上了絲狀的羽毛唇辨。這些研究進(jìn)一步證實(shí)了羽毛在恐龍中的廣泛分布,恐龍從此改變了他們最大的體貌特征:從丑陋的鱷魚皮能耻,變成了華麗的披毛者赏枚。
赫氏近鳥龍復(fù)原圖。圖片來源:維基百科
2. 會(huì)飛的恐龍
2000年嚎京,徐星等人命名了一種“趙氏小盜龍”嗡贺,推測(cè)這種恐龍可能比始祖鳥還小隐解,樹棲鞍帝。2003年,“顧氏小盜龍”這一恐龍研究史上的奇葩橫空出世煞茫。這種恐龍長有四個(gè)翅膀帕涌,且前后肢都長有適于飛行的不對(duì)稱羽毛摄凡。而它爬樹的習(xí)性將飛行起源的答案引導(dǎo)到了樹上——如今鳥類振翅雙翼的飛行方式很可能源于自上而下的四翼滑翔。
小盜龍的驚艷登場(chǎng)蚓曼,喚醒了古老的“四翼猜想”亲澡,也引發(fā)了多對(duì)翅膀究竟怎么飛的爭(zhēng)論,各式各樣的動(dòng)力模型紛紛被提出纫版。
趙氏小盜龍化石床绪。圖片來源:維基百科
2015年4月,另一種神奇的恐龍——“奇翼龍”被發(fā)現(xiàn)其弊,這種神奇的生物不僅長有絲狀的羽毛癞己,還長有像蝙蝠一樣的翅膀,研究發(fā)現(xiàn)它可以利用翼膜來進(jìn)行飛翔梭伐。這種“怪物”刷新了我們對(duì)恐龍的認(rèn)知痹雅,暗示著恐龍到鳥類的演化過程中經(jīng)歷了多種多樣的飛行試驗(yàn)。
奇翼龍的藝術(shù)復(fù)原圖糊识。圖片來源:恐龍星際
3. 絢麗多彩的恐龍
2010年绩社,中國、英國和愛爾蘭三國的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了中華龍鳥化石上的黑色素體赂苗,首次為恐龍?bào)w表顏色復(fù)原提供了科學(xué)依據(jù)愉耙。隨后近鳥龍、小盜龍等體表顏色進(jìn)行復(fù)原拌滋【⒀郑科學(xué)家們?cè)谶@些化石中發(fā)現(xiàn)了兩種黑色素體,一種為真黑色素鸠真,另外一種為褐黑色素悯仙,這兩種色素均在現(xiàn)生鳥類的羽毛中存在。根據(jù)和現(xiàn)代鳥類的對(duì)比吠卷,科學(xué)家推測(cè)這些帶羽毛的恐龍和古鳥類的身體已經(jīng)具有以灰色锡垄、褐色、黃色及紅色為主要色彩的基礎(chǔ)祭隔。根據(jù)它們的排列方式和分布疏密货岭,研究者推測(cè)中華龍鳥從頭頂?shù)奖巢繛槔跎箓?cè)偏白疾渴,并且具有一條栗色和白色環(huán)帶相間的長尾巴千贯,活像一只恐龍版的狐猴。這種具有開創(chuàng)性的方法為恐龍的真實(shí)體色提供了復(fù)原依據(jù)搞坝,恐龍從此不再是或綠或棕的丑陋家伙搔谴。
中華龍鳥彩色版復(fù)原圖。圖片來源:維基百科
而通過將小盜龍的黑色素體與現(xiàn)代鳥類進(jìn)行對(duì)比桩撮,研究者發(fā)現(xiàn)小盜龍的黑素體很長敦第、很窄峰弹,并以片狀方向排列,這是現(xiàn)代鳥類產(chǎn)生虹色光澤的幾大特征芜果,研究者因此推測(cè)鞠呈,小盜龍具有閃爍金屬光澤的黑藍(lán)色羽毛——這與現(xiàn)在的烏鴉或者美洲黑羽椋鳥類似。這些研究顯示右钾,恐龍不僅有著多彩的羽毛蚁吝,還演化出不同方式來形成顏色。
小盜龍復(fù)原圖舀射,羽毛上具有虹色光澤灭将。圖片來源:paleogenetics.com
4. 這個(gè)恐龍不太“冷”
一只鴨子大小的幼年傷齒龍類,以烤鴨的姿勢(shì)被保存成了化石后控。2004年庙曙,因?yàn)楹同F(xiàn)代鳥類睡覺的姿勢(shì)類似,這一神奇的恐龍被命名為“寐龍”浩淘。研究者認(rèn)為捌朴,寐龍很可能是在睡覺過程中,死于了火山噴發(fā)產(chǎn)生的有毒物質(zhì)张抄,以至于完美地保持了當(dāng)時(shí)的行為姿態(tài)砂蔽。這種休息姿態(tài)的好處在于可以減少體溫喪失,所以寐龍的化石標(biāo)本也表明署惯,作為鳥類近親的傷齒龍類很可能是熱血?jiǎng)游铩?/p>
寐龍化石左驾。圖片來源:sina.com.cn
2011年,美國科學(xué)家收集了分別來自坦桑尼亞和美國的11顆恐龍牙齒极谊,并分析了牙齒釉質(zhì)中的同位素C13和O18 的含量(在動(dòng)物的牙釉質(zhì)中诡右,C-13和O-18豐度和溫度相關(guān),溫度越高豐度越高)轻猖,由此得出結(jié)論:成年后體長超過20米的腕龍的體溫帆吻,會(huì)穩(wěn)定在38.2攝氏度,而一些小型的圓頂龍的體溫則可能降到35.7攝氏度——這樣的體溫明顯比現(xiàn)在鱷魚的高咙边,但是還比鳥類低猜煮。研究人員也由此推測(cè),那些龐然大物們的行動(dòng)并沒有想象中那么緩慢败许。
5. 霸王龍:跑不快王带,撕咬能力強(qiáng)
關(guān)于霸王龍能跑多快,此前科學(xué)家們爭(zhēng)論很大市殷。在影片《侏羅紀(jì)公園》中愕撰,霸王龍能追上汽車。2002年,一篇發(fā)表在《自然》的文章中盟戏,研究者利用數(shù)學(xué)模型绪妹,通過對(duì)短吻鱷甥桂、雞柿究、人、鴯鹋黄选、鴕鳥等8個(gè)物種進(jìn)行分析蝇摸,測(cè)量了快速奔跑(超過40千米/小時(shí))所需要的腿部肌肉質(zhì)量。最終測(cè)算办陷,霸王龍的時(shí)速大約在18千米/小時(shí)——這一速度相當(dāng)于馬拉松比賽的平均水平貌夕。
《侏羅紀(jì)世界》中女主角跑在暴龍前面。圖片來源:Jurassic World
2012年民镜,英國研究者以電腦斷層掃描重建出了頭骨與下頜的數(shù)學(xué)模型啡专,研究了霸王龍頭骨松散結(jié)構(gòu)與其取食策略的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)松散型頭骨恰好在霸王龍大強(qiáng)度的進(jìn)食中充當(dāng)了一個(gè)減震器制圈。這個(gè)減震器能大大緩解進(jìn)食活動(dòng)帶來的沖擊以及肌肉骨骼的疲勞们童,從而使霸王龍擁有巨大的撕咬能力——數(shù)字模型顯示,成年霸王龍的臼齒的最大咬合力在3.5萬到5.7萬牛頓之間鲸鹦。此后還有對(duì)于霸王龍的生長速率的研究慧库,這一系列研究更新了霸王龍這一人們最熟知的恐龍的諸多具體信息。新方法和新技術(shù)的運(yùn)用讓科學(xué)家們能夠更加可信地復(fù)原滅絕動(dòng)物的行為馋嗜。
6. 復(fù)原恐龍蛋白結(jié)構(gòu)
2005年齐板,美國科學(xué)家從一具距今6800萬年的霸王龍化石中分離出了恐龍的軟組織。兩年后葛菇,她與哈佛醫(yī)學(xué)院的質(zhì)譜分析專家合作甘磨,從這具霸王龍化石的膠原物質(zhì)中分析鑒別出7個(gè)縮氨酸片段。得到的這些序列接近于雞和其他現(xiàn)代鳥類的相關(guān)序列眯停,從而為鳥類演化自恐龍的觀點(diǎn)提供了更多線索宽档。2009年,另外一個(gè)團(tuán)隊(duì)在一個(gè)8000萬年前的鴨嘴龍標(biāo)本中庵朝,也發(fā)現(xiàn)了保存在血管吗冤、細(xì)胞結(jié)構(gòu)中,類似骨膠原質(zhì)的柔韌物質(zhì)九府。但是這一研究也頗有爭(zhēng)議:蛋白質(zhì)保存上億年的可能性有多高椎瘟?樣本是否存在污染?同時(shí)這次發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)序列非常短侄旬,這顯示它們攜帶的信息很少肺蔚。但這些研究開創(chuàng)了恐龍化石中軟組織的研究。
而就在2015年6月儡羔,英國研究者從距今7500萬年的白堊紀(jì)時(shí)期的恐龍骨頭中宣羊,發(fā)現(xiàn)了類似紅細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和類似膠原蛋白的纖維璧诵。這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示化石中有機(jī)結(jié)構(gòu)的保存,可能比以前認(rèn)為的更加普遍仇冯。
恐龍化石的假彩色照片之宿,其中可以看到類似膠原蛋白纖維的結(jié)構(gòu)。圖片來源:sciencemag.org
7. 腳印苛坚、糞化石等遺跡學(xué)興起
除了恐龍化石比被,古生物學(xué)家們還喜歡恐龍腳印、恐龍蛋泼舱、恐龍糞便甚至是恐龍胃中沒有消化完全的食物等缀。這些化石都屬于遺跡化石,是恐龍?jiān)谏顣r(shí)期行走娇昙、繁殖尺迂、新陳代謝等行為習(xí)性留下來的證據(jù)。比如1998年冒掌,美國和加拿大的研究者發(fā)現(xiàn)噪裕,霸王龍的糞便化石中殘留有大量(30%-50%)骨頭碎片,這一發(fā)現(xiàn)不僅有助于人們了解霸王龍的食性宋渔,還有助于了解它們的消化系統(tǒng)——食物在霸王龍消化系統(tǒng)內(nèi)停留的時(shí)間還不足以讓骨頭分解掉州疾,這點(diǎn)和現(xiàn)在的蛇以及鱷魚是不同的;2005年皇拣,美國研究者發(fā)表在《科學(xué)》的一項(xiàng)研究中严蓖,在恐龍糞便化石中發(fā)現(xiàn)了很多植物內(nèi)會(huì)存在的植硅體,這一發(fā)現(xiàn)不但證明了恐龍會(huì)吃草氧急,還證明了禾本科植物是在白堊紀(jì)時(shí)期誕生并逐漸興盛的颗胡。
恐龍相關(guān)化石,包括:恐龍骨骼(左上)吩坝、恐龍腳佣疽獭(左下)、恐龍蛋(右上)以及恐龍糞便(右下)钉寝。圖片:wiki commons/shutterstock/Xu Chaoyang/Glen Kuban
同年弧呐,中國和美國科學(xué)家在遼西地區(qū)發(fā)現(xiàn)的哺乳動(dòng)物“強(qiáng)壯爬獸”胃內(nèi),找到了一具鸚鵡嘴龍幼崽骨骼嵌纲,這改變了以往人們認(rèn)為的俘枫,恐龍時(shí)代的哺乳類都極為弱勢(shì)的印象。此外20年來逮走,中國乃至世界的恐龍足跡研究出現(xiàn)了明顯的復(fù)興鸠蚪,新的化石點(diǎn)幾乎每個(gè)月都在增加,大量的科研論文也得以發(fā)表,這些都大大擴(kuò)展了我們從遺跡學(xué)角度觀看恐龍世界的視野茅信。
恐爪龍足跡化石(左)及復(fù)原圖(右)盾舌。圖片來源:邢立達(dá)
8. 恐龍胚胎學(xué)開創(chuàng)研究新領(lǐng)域
恐龍蛋并不少見,然而含有胚胎的恐龍蛋非常稀少蘸鲸。2012年妖谴,來自加拿大、澳大利亞棚贾、美國和南非的研究者在南非金門高地國家公園內(nèi)窖维,發(fā)現(xiàn)了距今約1.9億年的恐龍蛋化石榆综,其中的恐龍胚胎也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的恐龍胚胎妙痹。這個(gè)巢穴的主人是“大椎龍”,一種生活在距今2億到1.83億年的早侏羅紀(jì)時(shí)期的原蜥腳類恐龍鼻疮。研究者發(fā)現(xiàn)怯伊,巢穴內(nèi)一些接近出生的胚胎還沒有長出牙齒,這表明它們出生后沒有辦法自己覓食判沟;另外巢穴內(nèi)還發(fā)現(xiàn)了恐龍母親孵蛋時(shí)留下的腳印耿芹。這些發(fā)現(xiàn)證明,大椎龍出生后會(huì)有親代養(yǎng)育行為挪哄。另外研究還顯示吧秕,這些蛋巢可能會(huì)被重復(fù)使用,或者大椎龍有集體筑巢的習(xí)性——這是已知最古老的棲地忠實(shí)性迹炼、繁殖集落證據(jù)砸彬。這一發(fā)現(xiàn)讓人們得以首次詳盡了解到恐龍演化早期的繁殖行為。
大椎龍胚胎化石斯入。圖片來源:nationalgeographic.com
2013年砂碉,中國海峽兩岸的科學(xué)家和德國、加拿大以及澳大利亞的同行們一起刻两,在云南的一個(gè)骨化石層內(nèi)發(fā)現(xiàn)了含有“祿豐龍”胚胎骨的化石增蹭。經(jīng)過3年的挖掘和對(duì)不同發(fā)育階段的骨骼所做的對(duì)比研究,表明這些大型恐龍的孵化時(shí)間很短磅摹,它們?cè)诘皟?nèi)的生長速度非匙搪酰快,在蛋內(nèi)孵化期間户誓,它們的骨骼就已經(jīng)為蛋外的危險(xiǎn)生活做好了準(zhǔn)備饼灿。通過紅外線光譜造影系統(tǒng),研究者還在胚胎骨內(nèi)發(fā)現(xiàn)了保存近2億年的有機(jī)殘留物“膠原蛋白”厅克。這些研究豐富了人們對(duì)恐龍生活的整個(gè)生命過程的認(rèn)知赔退,為恐龍研究領(lǐng)域開拓了全新的方向。
祿豐龍胚胎復(fù)原圖(左上)以橫切面(右)。圖片來源:sciencemag.org
9. 復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)方法的應(yīng)用
隨著分子系統(tǒng)學(xué)的快速發(fā)展硕旗,系統(tǒng)學(xué)出現(xiàn)各種復(fù)雜方法窗骑,恐龍演化研究也越來越多地引入相關(guān)方法,比如用分子系統(tǒng)學(xué)動(dòng)態(tài)同源的方法來研究獸腳類恐龍的手指同源漆枚,這使得長期以來爭(zhēng)論不休的鳥類手指同源問題得以解決创译。采用比較系統(tǒng)學(xué)的各種方法,許多學(xué)者開始討論恐龍演化過程中墙基,從局部結(jié)構(gòu)到整個(gè)身體的演化速率软族。比如,2014年發(fā)表在《科學(xué)》上的一項(xiàng)研究顯示残制,從恐龍向鳥類的演化過程中立砸,存在長達(dá)5000萬年的高速演化期。它們的體重從160多千克一直銳減到0.8千克初茶,體型也漸漸變得精致(體長參考大腿骨的長度)颗祝,而且這一過程在很多相關(guān)的類群中都持續(xù)發(fā)生。相對(duì)于其他恐龍恼布,這些獸腳類顯示出極高的演化速率螺戳,它們到鳥類的過程并非從巨物迅速成為萌物那么突兀。
現(xiàn)在我們已經(jīng)知道折汞,鳥類可以算是恐龍的直系后裔了倔幼。圖片來源:foxnews.com
10. 恐龍起源與滅絕,真相日漸清晰
2.5億年前的二疊紀(jì)末期爽待,發(fā)生了有史以來最嚴(yán)重的大滅絕事件损同,地球上95%生物在此次時(shí)間中滅絕。最早的恐龍就是這樣從大滅絕之后的廢墟上演化出現(xiàn)的堕伪。目前已發(fā)現(xiàn)的早期恐龍大部分產(chǎn)自南美洲揖庄。其中,發(fā)現(xiàn)于阿根廷西北部的“月亮谷始盜龍”和“墨氏始馳龍”被認(rèn)為是目前已知最早的恐龍祖先欠雌,其生活年代大約為2.3億年前蹄梢。2013年,一種發(fā)掘自非洲坦桑尼亞中三疊地層的疑似原始恐龍的標(biāo)本富俄,“帕氏尼亞薩龍”被報(bào)道禁炒,這一發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)30年代,但一直被忽視的恐龍霍比,直到2013年才被正式描述發(fā)表幕袱。
始盜龍的頭顱骨模型。圖片來源:維基百科
相比恐龍起源的模糊不清悠瞬,在恐龍滅絕問題上们豌,“小行星撞擊說”顯然較為廣為人知——6500萬年涯捻,一顆直徑約10千米的小行星與地球相撞,撞擊所散發(fā)出的塵埃望迎、水蒸汽等物質(zhì)彌漫于大氣層障癌,阻隔了陽光,使食物鏈崩潰辩尊,進(jìn)而導(dǎo)致恐龍滅絕涛浙。這20年來,科學(xué)家仍在不斷嘗試補(bǔ)充和完善這一假說的細(xì)節(jié)摄欲。2008年轿亮,英國研究人員通過分析印度德干地盾的巖石樣本得出結(jié)論:這一地帶的火山在小行星撞擊地球前25萬年,就曾劇烈噴發(fā)過胸墙,撞擊后還持續(xù)噴發(fā)了50萬年我注,噴出的巖漿覆蓋了240多萬平方千米地面,同時(shí)釋放出大量有害化學(xué)物質(zhì)劳秋。2012年仓手,美國和德國研究者的研究結(jié)果也證實(shí)胖齐,在小行星撞地球前玻淑,部分恐龍實(shí)際上已瀕臨滅絕,至少白堊紀(jì)晚期恐龍種群在發(fā)生劇變呀伙。在我國黑龍江流域展開的系統(tǒng)研究也顯示补履,恐龍大滅絕并非簡單的一次小行星撞擊。