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標題: 中國古動物館館長王原:化石背後的故事  
 
寒武紀
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中國古動物館館長王原:化石背後的故事

(化石網轉載)
近日,中國古動物館館長王原博士做客廣州學而優書店,圍繞首屆“中國自然好書獎”年度視覺獎的獲獎圖書《聽化石的故事》,帶領我們走近中國古動物館最具代表性的化石標本,揭秘數億年的化石背後的生物演化歷史,以及關於這些化石不為人知的故事。以下講座內容摘編自現場錄音整理稿,經主辦方和王原本人校核並授權發佈。

化石是古生物學研究的載體,也是古生物學研究的物件。它既觸手可及、生動形象,又年代久遠、充滿神秘。在每一件化石的背後都隱藏著無數驚心動魄的故事,同時也留下了許多可以發揮想像的空間。對於化石的研究最能激發我們的好奇心、想像力和探索精神。化石是解讀生命和地球演化的鑰匙。通過研究遠古生命的化石,與現在的生命形態相對照,並且參考二者中間所發生的一系列變化,我們就能夠追溯到生命最初的起源和演化的線索。



先驅楊氏魚:總鰭魚真的是四足動物的祖先?

先驅楊氏魚是原始的肉鰭魚類,屬名以中國古脊椎動物學的奠基人楊鐘健先生而命名。現在世界上的肉鰭魚是一個很小的類群,只包括兩種空棘魚和六種肺魚。但在三四億年前,肉鰭魚是脊椎動物一個重要的大門類。這條魚全身一共10釐米長,有一個2釐米多長的小頭,在中國古動物館展出的高50多釐米的是它放大20倍的蠟質頭骨模型。

先驅楊氏魚化石的研究者是張彌曼女士,她是中國科學院院士,瑞典皇家科學院的外籍院士,也是中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的研究員。2018年,憑藉對楊氏魚的重要研究,張彌曼榮獲了聯合國教科文組織“世界傑出女科學家獎”。上世紀80年代初,“連續磨片制蠟模法”是CT技術出現之前學術界廣受推崇的研究方法,是可以顯示化石內部結構的先進技術。當時正在瑞典國家自然歷史博物館進修的張彌曼運用該方法對楊氏魚的頭骨化石進行了復原。

通過對放大模型的研究,張彌曼判定楊氏魚口腔中沒有內鼻孔。這一發現在當時全世界的地質學界和古生物學界引起了極大震動。因為總鰭魚一直以來被認為是四足動物的祖先,但是四足動物是用肺進行呼吸的,因此四足動物的祖先必須要有與外鼻孔相通的內鼻孔,這樣才能使外面的空氣順利地進入肺部,保證動物對氧氣的需要。張彌曼否定了扇鰭魚類(總鰭魚亞綱)有內鼻孔的傳統看法,也就從根本上動搖了扇鰭魚類是四足動物祖先的地位。後來的研究發現,原始的四足型動物——肯氏魚和東生魚等,才是四足動物的最近祖先。

拉蒂邁魚:為何它被稱為“活化石”?

拉蒂邁魚是20世紀極具戲劇性的科學發現之一。1938年12月23日,博物館館員馬喬裏•拉蒂邁(Marjorie Courtenay-Latimer)在南非的東倫敦海港發現漁民打撈上一條奇怪的魚,它的魚鰭具有肉質的柄,與她過去見過的魚都不一樣,然後她就繪製了草圖寄給了正在外度假的博物館魚類學家詹姆斯•史密斯(J. L. B. Smith)教授。教授一眼就辨認出它與早已滅絕的空棘魚化石長得幾乎一模一樣,所以它是典型的“活化石”。“活化石”有兩層含義:首先是“活”,即現在還生活在地球上;然後是“化石”,代表了一種非常古老的形態,經過漫長的時間仍然沒有發生太大的改變,它的祖先在幾億年前就長這個樣子。空棘魚屬於肉鰭魚類,最早的化石見於距今4.1億年前的泥盆紀早期地層,過去認為它們到7000萬年前的白堊紀晚期就已經滅絕了,卻不曾想會突然現身在南非。為了紀念拉蒂邁小姐的重大貢獻,這條魚被命名為拉蒂邁魚。

拉蒂邁魚有8個魚鰭(2個背鰭,1對胸鰭,1對腹鰭,1個臀鰭和1個尾鰭)。除第1背鰭外,其餘7個鰭均為肉質的鰭。中國古動物館的講解員們會在介紹它的時候開玩笑地說:吃一般魚的時候,魚鰭上沒什麼肉,用嘴嘬一下就扔了;但如果吃的是拉蒂邁魚,吃魚鰭的時候就有吃雞腿的感覺了(雖然它的肉並不好吃,不然漁民也不會對其視而不見)。在它的1對胸鰭和1對腹鰭內部發育有骨骼,這其中便體現了進化的過程。進化是在原有的基礎上進行結構的改變,如果拉蒂邁魚長了3對肉質魚鰭,現在我們看到的四足動物極有可能就是六足動物,我們人類可能會多出一對手臂。其實人類就是超級改進版的魚,人類是從魚演化來來的:我們用胸鰭翻動書頁,用腹鰭四處走動。當然人類的演化史還可以繼續往前追溯,一直追溯到地球上出現的第一個細胞。

中國已知有6-7條來自非洲的拉蒂邁魚標本,中國古動物館展出的是其中保存最好、最完整的一條。這件標本是科摩羅政府於1981年3月贈送給我國的。當初科摩羅的首腦來中國訪問,說“我們是一個非洲國家,物產比較貧乏,沒有什麼可以送給你們當禮物的,要不送你們一條拉蒂邁魚吧”,結果就送給了中國5條拉蒂邁魚,分散在中國的不同地方。拉蒂邁魚生活在海底200米深的地方,成年個體可以活到80-100歲。它在海底的時候身上發著藍光,死去之後到了博物館的標本館就變成黃色了。

祿豐龍:為何它被稱為“中國第一龍”?

祿豐龍的全稱是“許氏祿豐龍”,大概身高有2米多高,全長5米多長,屬於早期蜥腳型類恐龍。1958年,中國郵政總局發行了一套三枚古生物紀念郵票,其中一枚就是許氏祿豐龍的骨架和復原圖,而這枚郵票也是全世界公開發行的第一枚恐龍郵票。它的研究者是前文所提到的中國古脊椎動物學的開拓者和奠基人楊鐘健先生。之所以被稱為“中國第一龍”,首先是因為它是中國已知時代最早的恐龍,它生活在距今2億年前的侏羅紀早期,體型比晚期的蜥腳類恐龍小,能夠兩足行走。它們可能生活在湖岸或沼澤地區,以植物為食。

其次,祿豐龍也是由中國人自主發現、發掘、研究和裝架展出的第一個恐龍。1938年,地質學家卞美年在雲南祿豐發現了一隻恐龍的部分骨架,次年楊鐘健組織了對該恐龍的正式發掘。這具祿豐龍骨架是我國保存極其完整的恐龍骨架之一,70%以上都來自於當時發現的同一個體的原始化石。在它之前中國發現的恐龍化石大多都是零散的骨骼,難以組合成同一個體的完整骨架。1941年,楊鐘健將其研究命名為許氏祿豐龍,屬名“祿豐”指的是化石產地雲南省祿豐縣;種名“許氏”獻給他在德國求學時期的一位古生物學老師許耐(Friedrich von Huene)教授。當時展出的時候,也是日寇對重慶進行大轟炸最猛烈的時候,但是我國的科學家依然還在辛苦地工作,研究、命名了那條恐龍。雖然國家遭受了侵略,但是我們的人民在精神上沒有屈服,而是還要繼續奮鬥。

關於祿豐龍還有一段趣聞。2017年的時候,我國在英國的諾丁漢自歷史博物館然舉辦了《中國龍,從撼地巨人到飛羽精靈》的恐龍特展,其中包括了馬門溪龍、祿豐龍、中華盜龍、巨盜龍、中華龍鳥、小盜龍和寐龍等“明星恐龍”。當特展將要結束的時候,英國那邊提出了一個小小的請求:能不能把其中一條恐龍模型作為國禮留下來?絕大多數的英國小朋友選擇了長相兇悍的中華盜龍,這一下驚動了我國的外交部。因為中華盜龍的中文名中含有“強盜”的字眼,而且它的拉丁學名Sinraptor中的“sin”在英文中是“罪惡”的意思,所以堅決不同意。最後我們就提議將作為“中國第一龍”的祿豐龍贈送給英國。

小盜龍:恐龍是什麼顏色的?

電影《侏羅紀世界》中,有一種聰明而兇猛的恐龍——迅猛龍(其實稱它的另一個名字“伶盜龍”也許更恰當些),它屬於馳龍類恐龍。我國也有一種非常著名的馳龍類恐龍——小盜龍。小盜龍生活在1億多年前,體長不足一米,是世界已知最小的非鳥恐龍之一。在我國發現了三個種:即趙氏小盜龍、顧氏小盜龍和漢卿小盜龍,化石均產自遼寧西部。顧氏小盜龍入選了我國人教版的小學四年級語文課本《飛向藍天的恐龍》,它的前後肢都具有與鳥類一樣的片狀飛羽,當兩對翅膀張開時,便能夠做滑翔式的飛行,所以它被稱為“四翅恐龍”或“恐龍中的雙翼滑行機”。一些早期古鳥類的後肢也經常具有飛羽,但無疑增加了全身的重量,飛起來也不方便,於是演化到後來的鳥類後肢的羽毛都退化了,只留下保溫用的羽毛,飛行全都靠前翼。但恐龍和早期古鳥類這種“四翼”的演化過渡狀態,正好與人類開始學習飛行時所建造的“雙翼滑翔機”(其實也是四翼)是相似的。看來恐龍學飛行和人類學飛行的途徑可謂不謀而合!

小盜龍還為我們提供了很多非常寶貴的資訊。過去我們復原恐龍的外觀時主要靠想像,因為恐龍的顏色資訊沒有保存下來。但是,2012年的時候,我國的科學家在小盜龍的羽毛化石中發現了色素體。色素體是細胞裏的一種細胞器,不同形態、類型的色素體可以帶給細胞不同的顏色。當科學家把發現的小盜龍的色素體與現代羽毛中的色素體比較後,就可以推斷出小盜龍羽毛的顏色是帶有金屬光澤的藍黑色。隨後在小盜龍的胃容物中又發現了鳥類和魚的殘骸,也就據此可以推斷出它的食性。

翼龍:它真的是“會飛的恐龍”嗎?

距今2億多年前的三疊紀晚期,翼龍成為地球上最早會飛的脊椎動物,比鳥類早8000萬年飛上藍天。許多人愛把翼龍稱為“會飛的恐龍”,但其實翼龍並不是恐龍,因為它們與恐龍擁有不同的骨骼形態。翼龍的骨骼形態很特別,最顯著的區別在於翅膀。翼龍的前肢骨骼和伸長的第四根手指支撐了一對皮膜狀的“翅膀”,正是靠著這副翼膜,翼龍才能翱翔藍天,所以翼龍也被戲稱為是“用無名指統治天空”。這與恐龍的飛行結構完全不一樣,因為恐龍和鳥類一樣都是用羽毛飛行的。但是,翼龍可以看作是恐龍的近親,它們都屬於雙孔類爬行動物中的主龍類。現在還有一些活在地球上的爬行動物也屬於主龍類,最典型的是鱷魚和鳥類。所以翼龍可以說是恐龍的近親。

在人們的印象中也有一種動物是靠著翼膜來飛的——蝙蝠。但是蝙蝠和翼龍有一個非常大的區別:蝙蝠是哺乳動物(胎生、哺乳),而翼龍和恐龍一樣是爬行動物(卵生),但是依然不能否認翼龍與鳥類、蝙蝠作為脊椎動物征服藍天的三次演化的重要意義:飛上藍天就意味著極大地拓展了脊椎動物的生存領域。上述三類會飛的脊椎動物也為人類提供了一個關於“演化之偉力”的範例:在生物演化的過程中,解決一個特定的問題只需重複找到相似的答案即可,而並不需要找到完全相同的答案。




寒武紀:生命的伊甸園
2019-1-9 01:54 AM#1
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