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第一个会飞的爬行动物翼龙:比鸟类早飞7000万年

2014-10-20 14:46 编辑:TF001 来源:网络

2014年10月20日,1.2亿年前的哈密地区,森林茂密,湖沼遍地,气候暖湿,是爬行动物的天下,展“翅”翱翔的翼龙遮天蔽日,平静的湖边,翼龙们丝毫没有察觉到死神的逼近。突然,一场罕见的风暴降临,给翼龙家族带来了毁灭性打击,湖水涌起滔天巨浪将翼龙悉数卷走,连同它们产在岸边沙滩软泥中的蛋,一起卷入泥沙中被迅速埋藏。“这会不会就是白垩纪早期地球上发生的真实场景?”面前的化石让汪筱林陷入沉思,开始了一段穿越时空的探索。

1-哈密翼龙复原图-大背景-赵闯绘

汪筱林的推测源自野外科考的发现,哈密翼龙化石埋藏在早白垩世的湖泊风暴沉积中,虽然目前还没有发现完整的化石骨架,但发现大量完整的头骨和下颌,而每一块分散保存的头后骨骼都保存完整,没有被搬运破坏的痕迹。

经过近10年的发掘,汪筱林得出结论,哈密翼龙化石分布区不但是世界上已知最大和最富集的翼龙化石产地,也是目前世界上惟一一处三维保存的翼龙蛋和雌雄个体共生的翼龙化石遗址,在对约40个翼龙个体和5枚蛋化石进行仔细研究后,他将这一新的翼龙正式命名为“天山哈密翼龙”,并在翼龙的性双型、个体发育、翼龙蛋及其蛋壳显微结构、生殖和生态习性等方面都取得重要研究进展。国际著名刊物《现代生物学》6月6日以封面文章的形式报道了此事,国际古生物学界对这一发现和研究给予高度评价,两位论文匿名评审专家一致认为,这是翼龙研究200年来最令人激动的发现之一,代表了翼龙研究领域的重大发现。

10年磨一剑,汪筱林对哈密翼龙苦心孤诣的研究终于结出了硕果,对未来,他充满信心,“随着研究深入,哈密翼龙将带给我们更多惊喜。”

与翼龙结缘

2014年5月6日,巴西科学院新当选院士授予典礼在巴西里约热内卢隆重举行,被授与“院士”头衔的除巴西科学家外,来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林接受了帕里斯院长颁发的院士证书,以表彰他在在翼龙研究领域的杰出科研成就。

与翼龙这种古老生物打交道的人,全世界寥寥无几,汪筱林自己也没想到这辈子会与古生物结缘,他最早的兴趣原本是地质学。

因为向往四处行走的工作,汪筱林报考了长春地质学院,毕业实习时,他跟随老师到山东寻找金刚石,带队的老师是学沉积岩的,在野外常常趴在地上观察地质现象,拿起一块岩石就大致能够推断它的形成环境,这让汪筱林觉得十分有趣,回校后参加了沉积学的研究生考试,取得硕士学位后他留校进入校博物馆工作。

野外生活似乎很投合他这个西北人的豪放性格,他曾经在4个多月时间里马不停蹄地考察了9个省,一个人测剖面、做记录、采集标本。对他来说,发现和探索未知事物的乐趣都是无法形容的。

1990年汪筱林被派到黑龙江嘉荫地区参加为期两年的恐龙发掘工作,这也是他最早接触大型动物化石的开始。

这次恐龙发掘地点就位于黑龙江边上,那里也是我国最早发现恐龙的地方,两年中考察队得到了几十件标本,还发现了一些头骨的材料。汪筱林也迅速成长起来,为他日后在古生物领域取得的成就打下了坚实基础。

寻找恐龙的任务结束后,汪筱林又参加了石油调查工作。当他们来到位于辽宁西部的义县金刚山地区时听当地老百姓说挖到一只像鸡那么大的恐龙。对古生物化石已经产生浓厚兴趣的汪筱林,随即给北京的古脊椎与古人类研究所去信,告知这条信息。汪筱林联络到的正是年轻的鱼类学家周忠和,后来成为他最密切的合作伙伴,如今的周忠和已是中科院院士、古脊椎所所长。

在汪筱林的提议下,周忠和来到金刚山,打听那只“像鸡那么大的恐龙”,却意外发现了第一个孔子鸟标本,引起古生物界的轰动。

古脊椎与古人类研究所在古生物界和地质界都拥有显著地位,让汪筱林十分向往,1995年他如愿以偿地考取了古生物学与地层学专业的博士生。

读博期间,他几乎走遍了中国北方,从辽西冀北纵贯鄂尔多斯盆地、考察甘青交界的大通河两岸、穿过河西走廊,又翻过阿尔金山到达柴达木盆地的腹地。1 997年,汪筱林加入了古脊椎所的“ 辽西热河生物群课题组”,与课题组的同事一起在辽西展开有史以来规模最大的野外调查与发掘,并在2000年成为这个学术团体的野外考察负责人。辽西这座令全世界瞩目的天然化石宝库,使我国一代年轻的古生物学家脱颖而出,汪筱林在《自然》等国内外学术刊物上发表了几十篇论文,其学术成果多次入选“中国基础科学研究十大新闻”。

古脊椎所学术团队获得的一系列成就使得中国的古生物学界在国际上声名鹊起,2000年,古脊椎所承办了国际古鸟类与进化类大会,这也是因我国在辽西发现大量鸟类和带羽毛恐龙化石而得到的认可。会前,七八十位国际古生物学家来到辽西进行为期四天的野外考察活动,现场就挖掘出一只孔子鸟。很多古鸟类学家在实验室研究了一辈子鸟化石,却没运气目睹鸟化石从岩石里露面。

此次会议的影响非常大,之后只要古脊椎所的人在辽西进行化石发掘,国际上的重要媒体都会跟踪报道。而汪筱林对化石发掘地点的选择也被公认为“神了”,没有一次不是满载而归。

2004 年度全球百大科学新闻中,有两条来自中国古生物界的重大发现,其中世界上第一枚翼龙蛋与胚胎的现身引起了巨大的轰动。这一发现证明了翼龙与其他爬行动物和鸟类一样是卵生的,而汪筱林就是在《自然》杂志上发表该论文的第一作者。

自从接触到第一块翼龙化石,无数个深夜里,汪筱林在显微镜下静静观察着它们,1.2亿年的时空移换穿梭,这些古老的生灵在广袤的天地中翱翔游翻越,在蓝天中划过灵动的靓影,那绝世的美丽使他沉醉,令他渴望。为了钟爱的翼龙研究,他常年出野外考察,恶劣的气候,艰苦的环境,寂寞的生活,他毫不在乎,与生物化石朝夕相伴,探索亿万年前地球舞台上上演的一段生命史,这是一名古生物学家的乐趣所在,也是他为之奋斗一生的使命。

链接:翼龙知识 第一个会飞的爬行动物

8-第一枚三维立体保存的翼龙蛋

第一枚三维立体保存的翼龙蛋

在我们生存的地球上,哪种脊椎动物最早飞向天空,答案是:在恐龙统制地球的中生代,有一类动物却始终占据着天空,自由地翱翔于蓝天白云之间。他们比鸟类早7000万年飞向天空,这就是翼龙。

即使在汪筱林这样的翼龙专家眼里,翼龙依然是一种很奇特和神秘的动物,它起源于约2.25 亿年前的晚三叠世,绝灭于6500 万年前的白垩纪末期,是恐龙的近亲,与恐龙同生同灭。它出现时便能在空中翱翔,是第一个会飞的爬行动物,也是最早飞向蓝天的三类脊椎动物(翼龙、鸟和蝙蝠)中唯一绝灭的类群,当恐龙成为陆地霸主时,它们独占了天空。

翼龙大如飞机,小如麻雀,时而栖息倒挂在树梢上闭目养神,时而快速掠过湖面捕食鱼虾,溅起一串串洁白的水花。他们成群结队地在空中翩翩起舞,追逐嬉戏,俯瞰着大地上的万物生灵。是一类非常奇特的最不像爬行动物的爬行动物,它拥有独特的骨骼构造特征。早在1784年意大利的古生物学家科利尼在德国发现第一件翼龙化石时,甚至不能确定它属于哪一类动物,有人认为它生活在海洋中,也有人认为它是鸟和蝙蝠的过渡类型等等。直到1801年,法国著名的比较解剖学家居维叶才鉴定它为翼手龙,归于爬行动物。事实上,翼龙化石的发现比恐龙早了半个多世纪,自从翼龙化石被发现翼龙,人们对这类非常奇特的最早飞向天空的动物就充满了好奇,一直在苦苦地探求。

翼龙的前肢高度特化,第四指加长变粗成为飞行翼指,它由四节翼指骨组成,前端没有爪,与前肢共同构成飞行翼的坚固前缘,支撑并连结着身体侧面和后肢的膜,形成能够飞行的具有类似鸟类翅膀的翼膜。翼龙的腕部发育一个特有的向肩部前伸的翅骨,对翼膜起支持作用。第一至三指生长在翼膜外侧,变成钩状的小爪,第五指退化消失。

支撑翼龙飞行的翼膜结构,完全不同于其后能够飞行的脊椎动物—鸟类和蝙蝠类翅膀结构。鸟类的翅膀上长有对飞行和身体保温非常有效的羽毛,蝙蝠类的翼膜虽然没有羽毛,但有对振翼飞翔起重要作用的三个指骨作支架。在翼龙的翼膜内除了分布着纤维外,没有骨骼支撑,因此,传统的观点认为,翼龙并不能像鸟类那样自由的、长距离的翱翔于蓝天,只能在它的生活环境附近如海边、湖边的岩石或树林中滑翔或在水面上盘旋。不过,最新的有关翼龙大脑CT扫描以及肩带等研究表明,翼龙并不仅仅能够进行短距离的滑翔,而且很可能具有强大的飞行能力。

翼龙比鸟类早了约7000万年飞向天空,大约在三迭纪晚期就开始适应空中生活,在地球上成功地生存了1.5亿年。翼龙为了适应飞翔的需要,具有许多类似鸟类的骨骼特征,如头骨多孔,骨骼中空轻巧,胸骨及其龙骨突发达等等。

迄今为止,世界上已经发现命名了超过120种的翼龙化石。翼龙的个体大小和形态差异非常大,翼龙有两大类,早期的喙嘴龙类比较原始,主要生活在侏罗纪,有一条很长的尾巴;晚期的翼手龙类主要生活在白垩纪,尾巴很短甚至消失。翼龙常生活在湖泊、浅海的上空。一些翼龙具有脚蹼,可以游泳在水中捕食,也可以从天空中发现飞行的昆虫以及水中游动的鱼、虾等小型水生动物,并且迅速出击,准确地捕食它们。由于翼龙的飞行能力较强,扩散很快,在海相和陆相环境分布也很广泛,是进行海相和陆相地层对比的桥梁。

科学研究表明,翼龙是热血的恒温动物,事实上,翼龙为了适应飞行的需要,已经具有内热和体温恒定的生理机制,较高的新陈代谢水平,发达的神经系统以及高效率的循环和呼吸系统,成为一类最不像爬行动物的爬行动物。

 

本文来源:北京晚报-北晚新视觉网  记者:蔡文清/文

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