东西问|龙年说龙,亿万年前陆、海、空这三种龙有何奥秘?

发布时间:2024-04-21 10:06:00 来源: sp20240421

   中新社 记者:孙自法

  2024年是中华民族传统的龙年。龙年的龙与亿万年前曾雄霸地球陆地、天空、海洋的已绝灭的恐龙、翼龙、鱼龙等有何关联?其化石发现及分布情况怎样?相关研究揭晓了多少奥秘?还有哪些未解之谜?

  龙年新春之际,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(古脊椎所)三位古生物学家徐星院士、汪筱林研究员、李淳研究员接受 中新社 “东西问”专访,分别就恐龙、翼龙、鱼龙等研究进行科普解读。

  他们强调,除了名字都含有“龙”之外,龙年的龙与远古地质时期中生代分别为陆地、天空、海洋霸主的恐龙、翼龙、鱼龙等并无关系。他们希望以龙年里“龙”话题备受瞩目为契机,人们能更多关注恐龙、翼龙、鱼龙等古生物的基础研究,关注漫长历史长河中地球的环境变化、生态演化及其对地球与人类未来的影响。

视频:【东西问】龙年说龙,亿万年前陆、海、空这三种龙有何奥秘? 来源:中国新闻网

  现将访谈实录摘要如下:

   中新社 记者:目前研究所知,中生代的恐龙、翼龙、鱼龙等分别是什么样的动物?它们的属种分类和化石分布情况如何?

  徐星:恐龙是中生代一类主要生活在陆地上的爬行动物,科学家在1677年首次发现恐龙化石时,就意识到恐龙体型非常大(当然后来也发现有小恐龙),1842年命名恐龙时,其原意为“恐怖的蜥蜴”,指代它们是一类和现代生物很不一样的巨大的爬行动物。

  恐龙化石在全球主要大陆都有分布和发现,比较多的国家包括北美的美国、加拿大,南美的阿根廷,亚洲的中国、蒙古国,非洲的坦桑尼亚、南非以及马达加斯加等。目前,全球已取名的恐龙物种约有2000种,当中有1000多种可以确认,其他则存在争议。中国已命名恐龙300多种,其中约四分之一也可能有争议。从恐龙物种数量上看,中国排名世界第一。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国古动物馆展示的第一具由中国人自己发掘、研究、装架的恐龙——许氏禄丰龙化石。孙自法 摄

  汪筱林:翼龙是一类非常奇特和神秘的飞行爬行动物,也是最早主动飞向蓝天的脊椎动物。翼龙不是会飞的恐龙,两者属于不同的分类单元,但亲缘关系很近,相当于人类的“表亲”。

  地球上主动飞行的脊椎动物,目前所知仅翼龙、鸟类和蝙蝠三种。翼龙最早飞上蓝天,也是三者中唯一已绝灭的,它们纤细中空的骨骼非常相似,但在形态结构上差别又非常大。

友好美丽飞龙(翼龙)生态复原图。赵闯绘,受访者汪筱林 供图

  科学家自1784年起就开始研究翼龙化石,但直到100年之后才有了基本认识,且仍有一些争议。翼龙因为飞行需要而骨骼细长中空,这使得在全世界范围内,翼龙化石因很难保存而非常稀少,且大多不完整。目前翼龙化石发现主要分布于中国、德国、意大利、英国、哈萨克斯坦、美国和巴西等,正式命名属种约200多种,中国的发现超过四分之一,应该是世界上发现翼龙最多的国家。

  李淳:中生代命名为龙的海生爬行动物,主要包括鱼龙目、鳍龙目以及很小类群的海龙目和原龙目、主龙目的一部分。正如翼龙不是天上飞的恐龙,鱼龙也不是水里游的恐龙,而是一类海生爬行动物。

  中生代时期海生爬行动物较多,最大的类群是鱼龙目和鳍龙目。根据目前的研究认知,它们终生在海洋中生活,繁殖、生育过程都在海里完成,如同现在的哺乳动物鲸。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国古动物馆展示的贵州盘县混鱼龙化石。孙自法 摄

  全球鱼龙和鳍龙等化石主要分布在三处:第一处是欧洲以阿尔卑斯山为核心,往南、往西都有所扩散;第二处是中国西南以云贵两省为核心的地区,湖北、安徽、西藏等地也有;第三处地点是北美西海岸落基山脉一带。

  鱼龙、鳍龙等化石属种大都根据形态命名,目前全世界大概有100多种,中国有几十种。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国古动物馆展示的贵州兴义欧龙(鳍龙类)化石。孙自法 摄

   中新社 记者:迄今为止,恐龙、翼龙、鱼龙等研究已揭晓哪些奥秘?代表性成果是什么?

  徐星:首先,科学家意识到并研究确认恐龙这样一类动物在地球上曾存在,这是恐龙研究最重要的基础。其次,古生物学界提出恐龙温血论,是内温动物,跟现生鸟类、爬行动物更像。第三,关于白垩纪恐龙大绝灭的问题,现在学界一般认为,恐龙灭绝的主要原因是小行星撞击地球,同时期地球上的火山活动也起到一定辅助作用。

  此外,科学家意识到恐龙和鸟类的亲缘关系,恐龙演化成鸟类的假说,现已成为古生物界的主流假说。围绕恐龙如何演变成鸟的问题,从20世纪90年代开始,中国带羽毛的恐龙化石发现作出了最大贡献,一方面展现羽毛如何从恐龙身上演化而来,另一方面也揭示恐龙怎样演化出飞行能力。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国古动物馆展示的千禧中国鸟龙(凶猛带羽恐龙)化石。孙自法 摄

  汪筱林:中国有很多重要的翼龙化石产地,辽西周边地区的热河生物群、燕辽生物群和新疆都发现大量保存完整精美的翼龙化石。哈密“翼龙伊甸园”发现后,研究认为在大约1.2亿年-1.3亿年前的早白垩世,现在位于天山南北的哈密和乌尔禾地区都是湖泊,翼龙在湖边群居生活,飞翔、捕鱼、产蛋,繁衍生息。

  哈密戈壁雅丹地层有多层翼龙化石富集层,代表当时大型湖泊环境曾发生多次灾难性风暴事件导致翼龙集群死亡,推测每层都有数千万翼龙个体。哈密“翼龙伊甸园”还发现共生的大型蜥脚类恐龙化石,以及兽脚类恐龙的牙齿和足迹等化石,既增加哈密翼龙动物群的多样性,也增加了中国早白垩世蜥脚类恐龙的多样性和地理分布。

  除了哈密“翼龙伊甸园”发现大量雌雄哈密翼龙,以及世界上首次发现的三维立体保存的翼龙蛋和胚胎等系列研究取得重要进展之外,在热河生物群还发现世界上第一枚翼龙蛋与胚胎化石、世界上最小翼龙“隐居森林翼龙”、翼龙演化的关键一环“悟空翼龙”等。此外,近两年的研究成果中,还包括提出热河生物群“华北克拉通翼龙”的新观点、以“友好美丽飞龙”的命名纪念中巴科学家友好合作20年等。

在中国发现的世界最小翼龙——隐居森林翼龙化石及其复原图。孙自法 摄

  李淳:已有研究表明,鱼龙是卵胎生,这和哺乳动物的胎生机制以及恐龙和翼龙下蛋都不一样,鱼龙不下蛋,它的蛋是直接在肚子里孵化,生出来就是小鱼龙。

  半个多世纪前,老一辈科学家在青藏科考中发现了“喜马拉雅鱼龙”化石材料。在此基础上,2023年,中国科学院古脊椎所青藏科考队在青藏高原三叠纪地层中再次发现并确认了喜马拉雅鱼龙化石。

   中新社 记者:在恐龙、翼龙、鱼龙等研究领域,中国和中国科学家作出哪些重要贡献?

  徐星:羽毛和飞行是鸟类最重要的两个特征,在中国最早和发现最多的带羽毛恐龙化石,对恐龙到鸟的演化研究作出非常重要的贡献。

  中国恐龙化石发现数量很多,按物种排名世界第一。虽然在三叠纪恐龙早期演化阶段,中国目前仅发现零散的恐龙足印化石,明确的恐龙骨骼化石尚未发现,但中国侏罗纪和白垩纪恐龙化石的集中和大量发现,对恐龙的崛起、繁盛以及如何演化成鸟类等研究作出很大贡献。除了恐龙演化为鸟,恐龙中角龙家族的早期化石基本都是在中国发现的,剑龙家族最早成员有一部分也是在中国发现。

  概括而言,最近二三十年来,尤其是带羽毛恐龙化石等一系列重要发现与研究,使中国毫无疑问成为世界恐龙研究的中心地区之一,也可以说是最重要的地区。

  汪筱林:近些年来,中国大量翼龙化石的发现和研究备受关注,特别是新疆哈密白垩纪“翼龙伊甸园”——迄今所知世界上分布面积最大、最富集翼龙化石产地的发现和研究,让学界对翼龙有了更多了解。同时,全球首次发现翼龙蛋与胚胎以及三维保存翼龙蛋和胚胎等,为全面了解翼龙的生殖、生长发育等提供了重要化石证据。这些被认为是翼龙研究200多年来最重要和激动人心的发现之一,助力解开翼龙演化的一些谜团。

汪筱林研究员(左)和研究团队成员蒋顺兴副研究员共同展示友好美丽飞龙(翼龙)化石模式标本。孙自法 摄

  中国科学家还发现,翼龙身上是长毛的,早期毛状结构和恐龙身上的原始羽毛很相似,旨在散热保暖。现生爬行动物大都是冷血变温动物,大部分科学家认为翼龙是热血的恒温动物,就像鸟和人一样具有恒定的体温,保障其飞翔不受外界气候环境变化的太大影响。此外,研究发现翼龙主要吃鱼,以此获得足够营养从而翱翔蓝天。

  李淳:全球海生爬行动物群有三个主要地理区域,中国区域后来居上,目前发现化石材料、属种最丰富。21世纪以来,中国区域爆发性地发现了大量海生爬行动物化石,包括许多新门类、新属种,化石数量和种类超越欧美两个地区。

  其中,喜马拉雅鱼龙化石的新发现,对了解青藏高原环境变迁具有重要意义和深远影响。

   中新社 记者:恐龙、翼龙、鱼龙等研究还有哪些未解之谜?这些基础研究对当今和未来的人类世界有何借鉴意义?

  徐星:恐龙的未解之谜,或是后续研究的关注点主要有:一部分恐龙为什么巨型化生长;恐龙变成鸟类过程中最早的羽毛什么时候出现,羽毛分布涵盖多大范围;恐龙演化出飞行能力,是单起源还是多起源;恐龙不像典型的爬行动物,更像内温动物,从生理角度恐龙到底是一类什么样的生物;恐龙如何成为地球的统治性动物类群。

巨盗龙(恐龙)复原图。赵闯绘,受访者徐星供图

  生物演化研究必须开展全球性对比,恐龙研究从一开始就是一个国际化的学科,破解未解之谜必须通过国际合作来进行。最近中国和南非、阿根廷以及北美的科学家在探讨共同推出恐龙合作的国际大科学计划。另外,应用大数据、人工智能等启动实施深时数字地球(DDE)计划,推动地球历史中的数据、认知实现网上共享,既可推动全球性恐龙研究合作,也可更好面向公众做科普。

  恐龙等古生物研究的意义与影响,至少包含两个层面:一是基础科学本身,人类受好奇心驱动,想了解大自然、宇宙的奥妙;二是“以史为鉴、以史为镜”,研究历史时期生物多样性、生态系统变化等,对人类和地球未来发展可以提供一些借鉴与参考。

  汪筱林:翼龙还有很多未解之谜,亟需中外古生物学家通力合作开展研究,除了翼龙化石形态学等宏观研究,还要更多借助新的技术方法进行更精细的显微结构研究,如通过翼龙蛋和胚胎、毛状结构等深入研究,揭秘翼龙生殖、胚胎和个体发育以及整个类群演化过程等。

汪筱林研究团队在新疆哈密“翼龙伊甸园”发现的三维保存翼龙蛋化石。孙自法 摄

  哈密戈壁野外科考和研究过程中还发现一些待解谜团,比如:我们认为翼龙吃鱼,但目前为止,哈密“翼龙伊甸园”尚未发现一件鱼的化石,鳞片、椎体都没有;我们发现哈密翼龙和辽西热河生物群一些翼龙类群的亲缘关系更近,反而与地理上更近的准噶尔翼龙的关系比较远。

  此外,中国的翼龙化石组合与巴西非常相似,通过各大陆之间翼龙化石对比研究,将有望揭示中生代翼龙在世界范围内的古地理分布,以及如何迁徙扩散和交流。

  李淳:个人感觉鱼龙等海生爬行动物研究迄今尚未破解“实质性”谜团,未来需通过更多确凿的化石证据逐步研究揭秘,主要研究内容包括:鱼龙、鳍龙等什么时候起源、与哪些类群亲缘关系最近;鱼龙是冷血还是热血,在海洋里怎么保存体温,运动和身体各种机能如何调节等。这一系列问题,应该都是未来研究方向。

  至于相关研究的现实意义,就是提醒我们要珍惜当下每一天,与地球演化史相比,生命在自然界中显得微不足道,地史上曾经发生多次生物大灭绝,令人感知到地球奥秘无穷、人类渺小、生命短暂。

  受访者简介:

徐星。孙自法 摄

  徐星,中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员,长期致力于恐龙演化、恐龙类群研究,累计发表论文300余篇,并入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选、“国家高层次人才特殊支持计划”第一批百千万工程领军人才。他是目前世界上发现并命名恐龙最多的科学家,因此被誉为“恐龙院士”,也被称为世界恐龙研究界的“中国星”。

汪筱林。孙自法 摄

  汪筱林,巴西科学院通讯院士,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员、中国科学院大学教授、博士生导师,国家杰出青年基金获得者;中国古生物学会和古脊椎动物学会常务理事、中国科普作家协会常务理事及科学与影视融合专委会主任委员、国家古生物化石专家委员会委员。主要从事翼龙、恐龙、恐龙蛋等化石及其相关地质学研究,主持数十次大型野外科考和化石发掘;成果入选中国科学十大进展新闻、中国古生物学十大进展等,曾获中国科学院科技成就奖、国家自然科学二等奖及中国科学院科普工作先进个人、杨钟健科学传播奖等。

李淳。孙自法 摄

  李淳,主要从事中国三叠纪海生爬行动物化石研究的青年科学家,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员,多次赴贵州、云南、湖北、广西以及西藏等地实地考察,迄今已发现关岭动物群重要化石地点60余个,采集三叠纪海洋爬行动物化石200余件,建立世界上此类标本最为完备和精美的收藏。1999年至今,他多次主持国家自然科学基金项目和中国科学院重大方向性项目,发表论文50余篇,获得中国科学院卢嘉锡青年人才奖、中国古生物学会青年古生物学奖、杨钟健科学传播奖、中国地质学会年度十大科技成果等奖项。

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【编辑:于晓】