[科普中國]-全球首次發(fā)現(xiàn)三維翼龍胚胎

哈密翼龍生態(tài)復(fù)原圖。新華社發(fā)

科研人員展示哈密翼龍蛋及胚胎化石模型和哈密翼龍復(fù)原圖。新華社記者 王菲攝

翼龍蛋化石（右）。新華社發(fā)

哈密翼龍復(fù)原圖。趙闖繪/光明圖片

翼龍下頜骨化石。新華社發(fā)

看到鳥兒在天空飛翔，你會(huì)想到在我們生存的地球上，哪種脊椎動(dòng)物最早在天空飛翔嗎？

最新的發(fā)現(xiàn)與研究表明，最早在天空飛翔的是我們都知道的一種動(dòng)物——恐龍。在這個(gè)龐大家族里，有一類始終占據(jù)著天空，它們自由地在藍(lán)天白云間飛翔。它們有的大如飛機(jī)，有的小如麻雀。時(shí)而棲息在樹梢上閉目養(yǎng)神，時(shí)而快速掠過湖面捕食魚蝦。它們成群結(jié)隊(duì)在天空中翩翩起舞，追逐嬉戲，俯瞰著大地上的萬物生靈。

它們叫翼龍，一類非常奇特的最不像爬行動(dòng)物的爬行動(dòng)物。它們比鳥類早七千萬年成為天空的霸主，統(tǒng)治著藍(lán)天這片“領(lǐng)地”。

12月1日，《科學(xué)》（Science）雜志在線發(fā)表了中國與巴西科學(xué)家組成的國際科研團(tuán)隊(duì)對(duì)新疆哈密翼龍胚胎化石與翼龍蛋發(fā)現(xiàn)研究的成果，這是全世界首次發(fā)現(xiàn)三維翼龍胚胎。

翼龍?jiān)诳铸垯M行的中生代稱霸天空長達(dá)1.5億年，后隨恐龍一同滅絕。因其飛行的需要，演化出纖細(xì)中空的骨骼，因此保存下來的翼龍化石很少，翼龍蛋和胚胎化石更是罕見。此次中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所、中國科學(xué)院大學(xué)汪筱林研究員領(lǐng)導(dǎo)的新疆哈密科考隊(duì)，經(jīng)過十余年艱苦的野外科考，在哈密戈壁下的白堊統(tǒng)地層中，發(fā)現(xiàn)并搶救性采集了近300枚翼龍蛋、胚胎和骨骼化石，其中有16枚翼龍蛋含有三維立體的胚胎化石，這為古生物學(xué)家研究翼龍的胚胎和生殖發(fā)育提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

在對(duì)新發(fā)現(xiàn)的化石進(jìn)行顯微修理或CT掃描后，汪筱林團(tuán)隊(duì)與巴西古生物學(xué)家團(tuán)隊(duì)得出了一些新的假設(shè)——

翼龍具有群居的生活習(xí)性

汪筱林率領(lǐng)的科考隊(duì)十多年如一日，在新疆哈密考察了上千平方米的戈壁大漠，厘定了翼龍及恐龍化石的分布范圍、富集和埋藏規(guī)律。其中，翼龍化石主要產(chǎn)自一套夾有紅色泥巖礫屑的風(fēng)暴沉積的灰白色湖相砂巖中。富集翼龍蛋和頭骨等骨骼化石的風(fēng)暴事件沉積層厚度大約在10至30厘米之間。在2.2米的剖面上，有8層富含翼龍化石，其中4層含有翼龍蛋化石。

這次研究的標(biāo)本由3塊可以互相連接的砂巖塊組成，出露面積約3.28平方米，已經(jīng)暴露的翼龍蛋化石就有215枚，包括下伏沒有完全暴露的翼龍蛋，數(shù)量可能更大。同時(shí)還有10多個(gè)頭骨和下頜，以及數(shù)量眾多的頭后骨骼。

在這件令人震撼的精美化石標(biāo)本上，包括野外采集時(shí)散落的含有胚胎的蛋化石，目前已經(jīng)確認(rèn)的含有胚胎的翼龍蛋共有16枚。

汪筱林認(rèn)為，如此大規(guī)模的翼龍化石與翼龍蛋化石集中在一起，是因?yàn)楣芤睚埢癫卦谠绨讏资篮达L(fēng)暴沉積中。雖然目前還沒有發(fā)現(xiàn)完整的化石骨架，但已發(fā)現(xiàn)大量的完整頭骨和下頜，而每一塊分散保存頭后骨骼都保存完整，沒有因搬運(yùn)而破壞的痕跡。這說明距今一億多年前，湖泊中突發(fā)性的大型風(fēng)暴導(dǎo)致生活在湖邊和翱翔在天空中的翼龍集群死亡，并且與它們產(chǎn)在沙灘軟泥中的蛋快速埋藏在一起。

據(jù)了解，新疆哈密翼龍具有一些獨(dú)特的形態(tài)特征，最大的特征是它們頭骨上有發(fā)育明顯的發(fā)飾——前上頜骨脊。頭飾的表面具有向前向上彎曲或向上伸展的凸凹相間的紋飾。不同大小、不同形態(tài)和不同厚薄的頭飾，是鑒別哈密翼龍雌、雄個(gè)體的標(biāo)志，頭飾較大者為雌性，頭飾較小者為雄性。

汪筱林介紹，世界上翼龍種類大約有200種，哈密翼龍是近年來發(fā)現(xiàn)的一種新種類。他們從十多年的考察中發(fā)現(xiàn)，哈密翼龍化石數(shù)量巨大，屬種單一，多樣性較低。對(duì)這一新的翼龍類群的發(fā)現(xiàn)和研究，使他們對(duì)翼龍的性雙型、個(gè)體發(fā)育、翼龍蛋及其蛋殼顯微結(jié)構(gòu)、生殖和生態(tài)習(xí)性等方面的研究都取得了一些重要進(jìn)展。

“大量翼龍蛋、胚胎和頭骨等骨骼化石的發(fā)現(xiàn)，顯示哈密翼龍具有群居的生活習(xí)性，而且這里很可能是它繁殖產(chǎn)蛋的地點(diǎn)之一?！蓖趔懔终f道。

小翼龍需要父母照顧

在此之前，因?yàn)橐睚埢娜鄙?，古生物學(xué)家對(duì)翼龍的胚胎和生殖發(fā)育等方面的了解十分有限。此次研究在這方面取得若干重要進(jìn)展。

通過對(duì)42枚翼龍蛋化石進(jìn)行顯微修理或CT掃描，汪筱林等人發(fā)現(xiàn)，哈密翼龍后肢發(fā)育速度較前肢快，孵化之后的嬰兒具有地面行動(dòng)能力，但還不能飛行。因?yàn)檠例X萌發(fā)較晚，很可能也不能主動(dòng)捕食，需要父母進(jìn)行喂食或者照料。

科學(xué)家選取了哈密翼龍的兩枚胚胎化石和數(shù)件幼年到接近成年個(gè)體的長骨進(jìn)行研究，這也是世界上首次對(duì)翼龍胚胎進(jìn)行組織學(xué)切片和顯微結(jié)構(gòu)研究。他們發(fā)現(xiàn)，翼龍胚胎主要由編織骨組成，這是一類包含大量血管道的組織類型，代表了最快速骨骼生長速度，是一種在胚胎期和嬰兒期才會(huì)出現(xiàn)的骨組織類型。

幾件幼年到亞成年的大小不同的上肢骨骼則主要以纖層骨為主，這同樣是一種生長速度較快的骨組織類型，說明翼龍具有較快的生長發(fā)育速度。

在不同的生長發(fā)育階段也存在不同。即幼年個(gè)體只具有纖層骨，亞成年個(gè)體出現(xiàn)內(nèi)層環(huán)狀骨板，這是一種緩慢生長的次級(jí)骨組織，代表了骨髓腔已經(jīng)停止生長，也是性成熟的一個(gè)標(biāo)志。接近成年個(gè)體不僅骨髓腔停止生長，在最外層也會(huì)出現(xiàn)兩層生長停滯線，這是生物體周期生長留下的標(biāo)志。因?yàn)檫@條線代表一年，所以最接近成年的個(gè)體在死亡時(shí)至少有兩歲，但還沒有完全達(dá)到成年。

湖泊風(fēng)暴導(dǎo)致翼龍集體死亡并掩埋于此

通過沉積學(xué)和埋藏學(xué)觀察，研究人員發(fā)現(xiàn)哈密翼龍蛋和骨骼化石主要集中在含有橫向不穩(wěn)定的富含紅色泥巖礫屑的灰白色湖相砂巖中，據(jù)此推斷化石集中區(qū)曾是一片湖泊，翼龍群棲息在此并以捕魚為生。而在翼龍化石地層剖面上出現(xiàn)了多層高能風(fēng)暴沉積層，這是多次湖泊風(fēng)暴事件的證據(jù)。汪筱林解釋說：“突發(fā)的湖泊風(fēng)暴事件把翼龍巢穴中的大小翼龍和翼龍蛋帶入湖中，經(jīng)過短時(shí)間漂浮聚集后，大量遺體被一起沉積埋藏?！?/p>

化石富集層厚度都不大，所有化石毫無例外地富集在具有礫屑的高能風(fēng)暴沉積中，而且骨骼化石雖然分散保存，但每一塊纖細(xì)中空的骨骼幾乎都是完整的，細(xì)長的頭骨牙齒、薄薄的頭飾都與頭骨或下頜關(guān)聯(lián)且保存完好。這為科學(xué)家提供了最好的證據(jù)：這些數(shù)量巨大的翼龍蛋化石很可能經(jīng)歷了多次湖泊風(fēng)暴。這種高能的風(fēng)暴經(jīng)過翼龍的巢穴，將翼龍蛋及生活著不同大小、不同性別的翼龍帶入湖中岸邊，經(jīng)過短時(shí)間漂浮聚集后，與被撕裂分散的翼龍遺體一起被快速埋藏。

汪筱林介紹，哈密翼龍屬于大型翼龍類，其成年個(gè)體的翼展可達(dá)3.5米，幼年個(gè)體十幾厘米。此次發(fā)現(xiàn)的翼龍蛋化石長軸大多在6厘米左右，成橢圓形。

天山哈密翼龍最早發(fā)現(xiàn)于2005年，經(jīng)十多年戈壁野外考察，哈密目前已經(jīng)成為世界上分布面積最大和最富集的翼龍化石產(chǎn)地，其中翼龍和翼龍蛋化石對(duì)了解揭示翼龍生命史和深入了解白堊紀(jì)古環(huán)境、古氣候和古地理等具有重要的意義，也被稱為“哈密翼龍伊甸園”。（記者 王瑟 秦偉利）