穿越1.3億年探尋生命密碼

近期，臨沂大學(xué)地質(zhì)與古生物研究所張福成教授團(tuán)隊(duì)在河北省承德市豐寧滿族自治縣發(fā)現(xiàn)了兩具1.3億多年前的植食性恐龍化石。這兩具完整的恐龍皮膚化石發(fā)現(xiàn)于“熱河生物群”核心區(qū)域，其中一具屬于劍龍類，骨骼、皮膚化石保存完整程度近100%；另一具則填補(bǔ)了角龍類恐龍演化發(fā)展“斷鏈”的重要一環(huán)。該化石的發(fā)現(xiàn)揭開(kāi)了恐龍皮膚化石的神秘面紗，解密了生命演化歷程。

發(fā)現(xiàn)恐龍皮膚印痕化石

人們對(duì)恐龍的基礎(chǔ)認(rèn)知，大多來(lái)源于恐龍骨骼化石標(biāo)本或影視作品。壯碩的軀干？粗糙的皮膚？恐龍到底長(zhǎng)什么樣子？張福成教授團(tuán)隊(duì)此次發(fā)現(xiàn)的劍龍皮膚化石，為人們打開(kāi)認(rèn)識(shí)劍龍的又一扇窗。

對(duì)于從事地質(zhì)與古生物研究工作28年的張福成教授來(lái)說(shuō)，劍龍皮膚化石的發(fā)現(xiàn)，給他帶來(lái)了很多驚喜：“這是熱河生物群以及河北省境內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)劍龍類恐龍化石，其皮膚保存面積和完整程度堪稱世界恐龍皮膚印痕化石之最?！?/P>

劍龍類恐龍的身體大小一般介于3至7米之間，這次發(fā)現(xiàn)的劍龍?bào)w長(zhǎng)約5米。實(shí)現(xiàn)近乎100%完整保存程度，需要“可遇而不可求”的嚴(yán)苛埋藏條件。因此，張福成推測(cè)，這次發(fā)現(xiàn)的劍龍類恐龍化石能保存得如此完整，緣于當(dāng)時(shí)頻繁的火山活動(dòng)。他解釋，當(dāng)時(shí)恐龍可能是去河邊或者湖邊喝水，或者是由于年齡原因自然死亡，直接躺到水里，被沖到水位比較深的地方。因?yàn)樯钐幬⑸锏纳瞽h(huán)境較弱，沒(méi)有受到微生物和小動(dòng)物的干擾，化石才得以完整保存下來(lái)。

作為張福成的助手，該校地質(zhì)與古生物研究所副教授郭穎也參與了此次科研工作?！半m然從事這項(xiàng)科研工作多年，但如此鮮亮、生動(dòng)、完整的恐龍皮膚化石，我也是第一次見(jiàn)?！惫f解釋，恐龍的骨骼和牙齒等硬體部分相對(duì)容易形成化石，這次的恐龍皮膚化石不僅保存得完整，面積也達(dá)到了約3平方米，這對(duì)認(rèn)識(shí)劍龍類恐龍乃至所有恐龍的體表特征、生理機(jī)能以及白堊紀(jì)時(shí)期的地理環(huán)境、氣候變化具有重要意義。

經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的挖掘、修復(fù)工作以及與豐寧化石保護(hù)研究中心的通力合作，張福成教授團(tuán)隊(duì)將有機(jī)會(huì)更加完整地復(fù)原劍龍的軀干，并通過(guò)鱗片的形狀和大小布局，來(lái)判斷其生活習(xí)性，甚至復(fù)原其皮膚的顏色。他們?cè)诨邪l(fā)現(xiàn)了近百顆雞蛋大小的恐龍“胃石”。這也證實(shí)了劍龍的粗纖維飲食結(jié)構(gòu)，需要吞食石塊輔助研磨食物等生理機(jī)能的推測(cè)。為早白堊世中國(guó)北方依然有劍龍類恐龍活動(dòng)提供了有力的時(shí)間證據(jù)，同時(shí)也為研究劍龍類恐龍的演化過(guò)程及其與環(huán)境演變的關(guān)系提供了新的材料。

填補(bǔ)恐龍進(jìn)化發(fā)展“斷鏈”

“在傳統(tǒng)觀念中，大家一般認(rèn)為角龍類恐龍演化由原始到成熟，頭上會(huì)逐漸出現(xiàn)大型的角或頸盾等頭飾。此次發(fā)現(xiàn)的角龍類恐龍化石是填補(bǔ)角龍類恐龍進(jìn)化發(fā)展‘?dāng)噫湣闹匾画h(huán)，該標(biāo)本近乎完整保存的骨骼也將為進(jìn)一步研究原始的角龍類恐龍演化路徑提供重要證據(jù)?！睆埜３山忉?。

他介紹，在距今約1.7億至1億年前，較原始的角龍是體型較小的、主要靠后兩足行走的形態(tài)，身體結(jié)構(gòu)也顯得相對(duì)簡(jiǎn)單，例如沒(méi)有它們后裔常見(jiàn)的盾牌樣的頭飾結(jié)構(gòu)。目前行內(nèi)一般認(rèn)為，最早的角龍化石記錄為新疆準(zhǔn)噶爾盆地五彩灣地區(qū)約1.6億年前晚侏羅世的地層發(fā)現(xiàn)的隱龍。但在距今約1億至0.66億年前的晚白堊世，上述外形簡(jiǎn)單的角龍演變成了四足行走奔跑的巨獸，并且有的種類在頭上長(zhǎng)出大型的角等頭飾或?qū)嵱眯越Y(jié)構(gòu)。從隱龍到真正的角龍（以著名的三角龍為代表）的轉(zhuǎn)變，其中實(shí)際存在多個(gè)進(jìn)化上的“斷檔”。這次在豐寧發(fā)現(xiàn)的角龍類恐龍，恰好處于這一轉(zhuǎn)變的中間位置，應(yīng)是填補(bǔ)恐龍進(jìn)化發(fā)展“斷鏈”的重要一環(huán)；標(biāo)本近乎完整保存的骨骼也將為原始的角龍類恐龍演化研究提供更多新證據(jù)。

“比較著名的三角龍頭的后部或上面會(huì)有比較特殊的角或頸盾，而本次發(fā)掘的角龍類恐龍化石沒(méi)有這么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，體型較三角龍小，體長(zhǎng)約1米，屬于一種比較原始的角龍類恐龍，它的頭部只有不太明顯的角的雛形，這一發(fā)現(xiàn)將為研究角龍類恐龍?zhí)峁┲苯幼C據(jù)?！闭勂疬@次發(fā)現(xiàn)的角龍化石，郭穎仍然很興奮。他說(shuō)，迄今為止，已知的角龍類恐龍化石幾乎都出自亞洲和北美洲，一般認(rèn)為它們最早出現(xiàn)于晚侏羅世的亞洲地區(qū)，繁盛于晚白堊世的北美地區(qū)。亞洲和北美洲的角龍可能存在著一定的“交流”。而這次角龍化石的發(fā)現(xiàn)，證明了更加精準(zhǔn)的“晚白堊世”時(shí)間，不僅在系統(tǒng)學(xué)和功能學(xué)方面意義重大，在恐龍的生物學(xué)以及古生物地理區(qū)系分布方面也具有重要意義。

探索遠(yuǎn)古恐龍未知秘密

從青藏高原到塔克拉瑪干沙漠，從淮河流域到河北承德，從俄羅斯到美國(guó)，多年來(lái)，臨沂大學(xué)地質(zhì)與古生物研究所團(tuán)隊(duì)的足跡遍布世界各地。

作為團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人，張福成一直致力于河北省豐寧縣及周邊的中生代古生物發(fā)掘、修復(fù)、科研等工作，深耕熱河生物群及古生物學(xué)基礎(chǔ)理論研究，致力于揭開(kāi)化石背后隱藏的早期生命及其重要器官的起源和演化等科學(xué)問(wèn)題。圍繞這一地區(qū)的珍貴化石資源，他曾在《科學(xué)》等國(guó)際期刊上報(bào)道了產(chǎn)于豐寧芥菜溝的迄今最原始的反鳥(niǎo)——豐寧原羽鳥(niǎo)、產(chǎn)于豐寧尖長(zhǎng)溝的迄今最原始的孔子鳥(niǎo)——鄭氏始孔子鳥(niǎo)等重要古生物材料。

2017年至今，該團(tuán)隊(duì)先后組織實(shí)施了河北豐寧芥菜溝、尖長(zhǎng)溝的古生物發(fā)掘、化石修復(fù)及保護(hù)等科研項(xiàng)目；發(fā)表相關(guān)SCI科研論文20余篇；承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等各類項(xiàng)目10余項(xiàng)；團(tuán)隊(duì)被認(rèn)定為山東省科普專家工作室，參與建設(shè)的區(qū)域考古與自然遺產(chǎn)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室入選山東省高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室體系。

周亞純、魏鑫森兩位博士，是新加入該團(tuán)隊(duì)的“90后”。雖然是后期才參與這項(xiàng)工作，但他們?cè)谘哉勚卸纪嘎冻鰸M滿的獲得感。他們介紹，豐寧縣及其周邊地區(qū)，在1.3億年前曾經(jīng)分布較廣闊的森林和水系，為當(dāng)時(shí)群居生活的植食性恐龍?zhí)峁┝擞行У谋幼o(hù)場(chǎng)所及充足的食物資源。除了此次發(fā)現(xiàn)的兩具恐龍化石，豐寧地區(qū)早白堊世地層中還曾發(fā)現(xiàn)華美金鳳鳥(niǎo)、鄭氏始孔子鳥(niǎo)、彌曼始今鳥(niǎo)等鳥(niǎo)類化石。這些保存精美的恐龍和鳥(niǎo)類化石，極大豐富了這一地區(qū)的古生物類型，對(duì)探索熱河生物群的演化歷史、追溯早白堊世陸地生態(tài)系統(tǒng)的面貌意義重大。

目前，豐寧恐龍化石發(fā)掘、修復(fù)項(xiàng)目已經(jīng)完成化石前期主體修復(fù)工作，并取得了階段性成果。后續(xù)，團(tuán)隊(duì)將根據(jù)化石標(biāo)本制作等比例的3D復(fù)原模型，并開(kāi)展相關(guān)科研、科普工作。

不管是“60后”張福成、“80后”郭穎，還是“90后”周亞純、魏鑫森，他們?cè)诿枋鑫锓N豐富且充滿神秘感的遠(yuǎn)古世界時(shí)，眼里都充滿了對(duì)這個(gè)行業(yè)的熱愛(ài)。他們用一次次與古老生物的對(duì)話，還原了一個(gè)更加真實(shí)、豐富的遠(yuǎn)古世界。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年02月05日第4版