1.25億年前，披著羽毛、身長9米的“華麗羽王龍”被噴發而出的火山灰瞬間吞噬。今天，它的化石成了蜚聲海內外的“明星”。
家族譜系
本月初，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的徐星研究員及其團隊的論文《中國發現迄今體型最大的帶羽毛恐龍化石》在英國《自然》雜誌上刊發。“華麗羽王龍”的發現，使得帶羽毛恐龍的體積上限達到了過去沒有想到的程度，這顛覆了恐龍在大型化過程中羽毛會逐步退化的觀點。
化石來自三隻恐龍，一隻成年的和兩隻幼年的。“每隻的具體年齡目前沒有確定，體形最大的成年恐龍與體形最小的幼年恐龍相差8歲。”研究團隊成員王爍告訴本刊記者，“最大的這隻體長大約9米，體重1.4噸。這之前，我們在遼西熱河生物群發現的最大個體的帶羽毛恐龍是‘意外北票龍’，體重僅有‘華麗羽王龍’的1/40。”
澳大利亞科學家 Brian Choo繪製的“華麗羽王龍”與兩隻“意外北票龍”(左下)
“華麗羽王龍”的意思是長有華麗羽毛的暴龍。“稱之為‘華麗羽暴龍’也沒問題，我喜歡叫它‘華麗羽王龍’，更好聽，也更有中國味兒。”徐星說。
恐龍有兩大類群，蜥臀目和鳥臀目，其中蜥臀目又分為蜥腳類和獸腳類。暴龍屬於獸腳類，它們可能是有記錄以來地球上生存過的最大型的肉食性恐龍。暴龍擁有龐大的身形，粗壯的後肢和有力的下顎，有快速奔跑能力，因而佔據著食物鏈的頂端。霸王龍是廣為熟知的家族成員，身長約13米，生長於白堊紀末期。而“華麗羽王龍”生長在早白堊紀。從時間順序上，可以將“華麗羽王龍”簡單理解為霸王龍的祖先。“華麗羽王龍”的化石出自我國遼寧省，而霸王龍則主要生長在北美地區。“華麗羽王龍”的“長相”有許多特徵，例如，它的頭頂有低矮的“冠子”——包含著瘤狀結構的脊狀物，它的鼻孔形狀比較狹長等。
在暴龍家族中，“華麗羽王龍”並不是第一個被發現有羽毛的。《自然》雜誌早在2004年，就發表過發現並研究“帝龍”的論文。徐星對其羽毛的描述是：“下頜和尾巴尖端周邊發現有纖維構造物，尾骨化石上的羽毛長約2釐米。”與“帝龍”一樣，“華麗羽王龍”化石可以作為鳥類由恐龍進化而來的有力佐證。
大型恐龍長羽毛，顯然與傳統印象中恐龍遍體鱗片的冷血動物形象相悖。那麼體形最大的食肉恐龍霸王龍到底有沒有羽毛呢？“問題就在這兒，目前只有有限的證據表明霸王龍體表是鱗片，而非羽毛。”徐星告訴本刊記者，“並且只在霸王龍的腳部和臀部發現了鱗片，至於其他部位則缺乏直接證據。”
據徐星介紹，這次“華麗羽王龍”化石的發現可以得出的結論是：“在食肉恐龍中，羽毛的分佈可能相當廣泛。”他羅列了中華龍鳥、意外北票龍、千禧中國鳥龍、尾羽龍、原始祖鳥、小盜龍、義縣龍、帝龍、近鳥龍、曉廷龍等已經發現的長有羽毛的食肉恐龍。
恐龍為什麼長毛
“華麗羽王龍”的羽毛長得什麼樣子呢？徐星告訴本刊記者：“非常原始的羽毛，可以用小雞的絨毛來形容。”這個說法強調的是，從功能上講，其羽毛像小雞絨毛一樣起到保溫的作用。實際上，“華麗羽王龍”的羽毛又長又硬，平均長度15～16釐米，這在已經發現的帶羽毛恐龍中算得上最長的之一。這次發現的羽毛主要在成年那隻“華麗羽王龍”的尾巴上，較小一隻的腿部和臀部，還有最小那隻的脖子和前臂部分。其中，最小那隻“華麗羽王龍”的羽毛印痕最為明顯。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員徐星
一走進徐星的辦公室，本刊記者就注意到放在桌子上的“華麗羽王龍”化石標本，可以明顯地看到一根一根的羽毛，條理清晰，非常密實。
“這是絲狀結構的羽毛。”王爍介紹說，鳥類的羽毛一般分成兩大類，絨羽與片羽，類似於小雞絨毛這種的就是絨羽；而片羽則是有羽軸的，例如孔雀的尾羽。“華麗羽王龍”的羽毛並不像鴿子等鳥類的羽毛。鴿子的羽毛屬於飛羽，中間有一個羽軸，兩邊是羽片，而且兩邊的羽毛並不對稱，羽軸的一側非常窄，而另外一側非常寬，這種不等稱的羽毛具有空氣動力學的特性，只有這樣的羽毛才能適合飛翔。
徐星認為，早白堊紀比霸王龍生長的晚白堊紀溫度要低10攝氏度左右，“保溫”的解釋順理成章。中科院之前對鸚鵡嘴龍等恐龍做過牙釉質中碳氧同位素檢測的研究，推斷出遼西地區在早白堊紀時的溫度與現在遼寧地區的溫度差不多，最熱不超過20攝氏度。除了遼西，在日本和我國甘肅、廣西等地的類似研究也證明了當時亞洲地區的溫度較低。
徐星認為，“華麗羽王龍”的發現，加深了古生物學界對恐龍羽毛衍化複雜性的認識。
過去，普遍觀點認為，動物在大型化的過程中羽毛逐步退化。以象為例，小象的身體表面長著軟毛，而成年的大象沒有長毛。熱交換與表面積有關，熱量的產生與體積有關，而表面積與體長是二次方的關係，體積與體長是三次方的關係。隨著大象的成長，自身能夠產生的熱量足夠多，相對散熱面積變少，所以並不需要羽毛。按照該觀點，像“華麗羽王龍”這樣體長9米的大型恐龍，相對散熱面積足夠少，羽毛對於它而言完全沒有存在的必要，更何況傳統上認為恐龍是冷血動物。
但現在看來，恐龍大型化將導致羽毛退化的觀點並不全然正確。能夠解釋“華麗羽王龍”帶羽毛的原因有兩個：第一，恐龍的生理結構和新陳代謝方式與現在的動物差異明顯，也就是說，即便大型恐龍長有很厚的羽毛，產生的熱量也不會擾亂其生命體徵；第二，帶羽毛恐龍生存環境的溫度較低，目前這種觀點具有一定的證據支撐。
至於氣候條件與身體大小，哪一種因素對羽毛的衍化具有決定性作用，則是目前的難題。前者的例子比如電影《冰河世紀》裡的猛獁象曼尼，還有同時期的披毛犀、愛爾蘭麋鹿等；後者比如非洲草原上的鹿、狼、土狗等，雖然溫度高，仍然需要厚厚的毛皮。“有很多種可能性存在，限於化石材料的侷限，目前還無法確定。”徐星說。
團隊成員與研究流程
如果把震驚世界的“華麗羽王龍”化石看做“明星”，那麼徐星及其團隊無疑是它的“經紀工作室”。這個科研團隊有明確分工，照相、繪圖、形態學描述、電子顯微鏡觀察，各司其職，他們的研究由國家自然科學基金會和國家重點基礎研究發展計劃項目共同資助。
徐星告訴本刊記者，2009年10月，他第一次見到“華麗羽王龍”化石是在山東諸城恐龍博物館，一大一小兩隻恐龍的骨骼，在岩石板上連在一起。2010年初，他又在內蒙古二連浩特博物館見到了另一隻幼年恐龍的化石。這三隻恐龍化石均發掘於遼寧省朝陽市下轄的北票市巴圖營子。
化石修理技師餘濤向本刊記者講述了使用石膏和麻布條在野外採集化石的方法。野外的化石由於長期暴露風化可能導致材質疏鬆，不容易被完整取出，所以把化石包在定型的石膏殼內，就不用擔心化石會被磕碰、損壞，也方便運輸。
“華麗羽王龍”頭骨化石
他拿到“華麗羽王龍”的“皮勞克”（“皮勞克”一詞是俄語的音譯，意思就是“石膏殼”）後，先用電鋸把厚厚一層的石膏切開，這時看到的化石與在野外發現時沒有什麼分別，化石骨頭還沒有從岩石中暴露出來。再用刷子、剔針、風刻筆等工具進行精細的修理，根據骨頭的輪廓，把周圍的土石一點點掃開、剃開。“巴掌大的地兒，得剔七八天。”攝影師臧海龍在一旁補充說，“精細的地方要用顯微鏡，拿1/10毫米的剔針慢慢磨。”就這樣，20塊左右岩石板的篩選和修理做了快兩年。
2011年9月，修理完成後，臧海龍開始對標本拍照。“鋪在地上大約有10米多的長度，借了個搖臂，從高處用俯視角度拍。”《自然》雜誌上發表的頭骨復原圖和化石整體圖都是在上千張拍好的照片中，考慮光線、分辨率等因素精心挑選出來，再經過後期處理的。
論文於2011年11月26日投稿，今年4月5日刊登。接下來的工作是確定“華麗羽王龍”羽毛的顏色。徐星說：“化石上的顏色並不是羽毛的原本色彩。因為色素體在幾億年的時間裡並不會發生明顯的改變，所以通過觀察化石中的色素體，再對比數據庫，就可以得到答案。”
古生物化石“聖地”
“華麗羽王龍”化石誕生於遼西熱河生物群。
這裡的化石除了保存有骨骼信息，還保留著羽毛印痕、皮膚印痕等軟體組織信息，這在世界上是非常罕見的。能夠保存軟體組織信息的地區在世界上鳳毛麟角，除了我國的遼西，還有德國巴伐利亞州的索倫霍芬。但是，索倫霍芬發掘出來的化石總數和帶有羽毛的恐龍化石標本數量都要比遼西少得多。
因此，古生物保護專家、《遼西化石新聞大視野》的作者張萬連稱遼西熱河生物群“在世界上是獨一無二的”。他告訴本刊記者：“世界上其他地區不一定沒有帶羽毛恐龍生活過，只不過沒有機會形成保存這麼完好的化石。”美國恐龍與古鳥類學家奧斯德姆也曾評價遼西：“世界上沒有其他地方在如此關鍵的時間，保存如此完好的、如此多的化石群落。”
據中國科學院地質與地球物理研究所的張凡考證，1928年美國地質學家葛利普提出了熱河動物群（Jehol Fauna）的名稱，“Jehol”為熱河的韋氏音標，該地區屬於當時熱河省的東部地區，即現在遼寧省的西部。1962年，我國古生物學家顧知微正式提出熱河生物群（JeholBiota）的說法。
張萬連向本刊記者介紹，在1億多年前的早白堊紀，遼西地區的氣候與現在相仿。有兩個主要因素使得這裡古生物的保存完好得彷彿時間凝固一般：一是到處是水，湖泊遍地；二是受太平洋板塊活動的影響，火山噴發頻繁。當時，在地表50米範圍內，因火山噴發產生的有毒氣體瀰漫，岸邊的恐龍、空中的鳥類、水中的魚類隨時可能出現集體死亡；同時，大量的火山灰沉降到水裡，灰遇到水，變成泥，把古生物壓在水底，迅速掩埋。由於火山灰沉積得很厚，水中也是缺氧的環境，所以還沒有等屍體腐爛，石化的過程就完成了。火山灰顆粒細膩，而且把動物屍體壓得比較密實，軟體組織信息等生物細節得以保存下來。張萬連向本刊記者描述：“很多化石還保存了動物‘最後的晚餐’的食物殘跡，保存了酣睡中的鳥類，這些化石向世人展示著早白堊紀時期生物界的奇妙圖景。”遼西熱河生物群也因此被稱為“史前的龐貝城”。
“原來科學家在復原恐龍的時候，其體表全部覆蓋著鱗片，但現在，大多數的食肉恐龍都畫有羽毛，這一轉變要歸功於遼西的化石。”徐星說。此外，英國《自然》雜誌高級編輯紀恆瑞2010年曾高度評價遼西對於古生物學界的重要價值：“隨著不同形態羽毛恐龍化石在遼西地區被發現，鳥類起源於恐龍的學說已經沒有爭論了。”
1996年，中華龍鳥成為在遼西發現的第一個長“毛”的恐龍。1998年，研究者發現千禧中國鳥龍身上的細絲狀皮膚衍生物具有分叉結構，比中華龍鳥的原始狀態羽毛有所進化。2009年發現的赫氏近鳥龍是世界上最早的帶羽毛恐龍，比中華龍鳥早2000萬到3000萬年，比始祖鳥早幾百萬年到1000萬年。還是2009年，屬於鳥臀目異齒龍類的“孔子天宇龍”的發現，證明恐龍中鳥臀目與蜥臀目兩大類群中都有帶羽毛的恐龍個體。自上世紀90年代以來，隨著20多種帶羽毛恐龍化石的發掘，遼西熱河生物群顛覆了國際古生物學界之前對恐龍外形與羽毛衍化的認識，併成為古生物學嚮往的“聖地”。
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