熱河生物群中的帶毛恐龍

在十九世紀六十年代,英國的一個著名生物學家叫做赫胥黎,他憑藉著對生物學的執著和對鳥類起源的好奇心在經過多方認證,線索收集以後提出了在當時被認為是謬誤的一個推論,鳥類最早是由恐龍進化來的。然而這種論斷一經發出就引發人們的嘲笑和蔑視,畢竟恐龍6500萬年前就已經滅絕了。接下來在二十世紀,人們隨著對恐龍化石的不斷研究,對鳥類的起源也有了新的認識,在漸漸深入研究過程中人們又發現了另一種更為可靠的鳥類的祖先的化石,那就是始祖鳥的化石,這個發現將鳥類的祖先是恐龍的說法推向高潮,也使越來越多的人們漸漸認同這個說法,始祖鳥是被許多人認為是鳥類的祖先的一種生物。始祖鳥有翅膀和羽毛,體型屬於當今中等鳥類的體型。始祖鳥存在於侏羅紀晚期,也是人類發現最早的帶毛恐龍科目的動物。這不得不說明鳥類與恐龍類有著許許多多的相同之處。始祖鳥飛能力較差,只能進行近距離低空短時間飛行,並且始祖鳥的習性更傾向於恐龍類。

然而始祖鳥畢竟是一個孤證,鳥類起源於恐龍需要進一步的證據,在二十世紀八十年開始隨著熱河生物群一系列帶毛恐龍中華龍鳥、華麗羽王龍、中華麗羽龍、赫氏近鳥龍等的發現,不僅使熱血恐龍得到科學界的認同,更使鳥類起源於恐龍的說法越來越得到科學家的認可。

中華龍鳥的發現

1842年,恐龍正式被命名。在之後一個半世紀裡,恐龍在人們心中的形象一直是披著光滑鱗片的遠古爬行動物。而在1996年,一具化石橫空出世,它的發現徹底改變恐龍在人們心中的印象,它就是中華龍鳥(Sinosauropteryx)。中華龍鳥體長約1米,體重只有3千克,長有大腦袋,大後腿和長尾巴。中華龍鳥與眾不同之處是其化石周圍保存了羽毛印痕,這是我們第一次發現恐龍長羽毛的證據,古生物學家們一度認為其屬於鳥類而非恐龍。

熱河生物群中的帶毛恐龍


中華龍鳥

中華龍鳥有著長時間的歷史,曾經生活在距離今天有1.4億年的時代,人們首次發現中華龍鳥的化石是在中國遼西地區,人們發現了這個體格龐大,骨骼強勁有力,牙齒鋒利全身覆蓋羽毛的化石,由於去全身羽毛的特殊性,人們普遍認為中華龍鳥就是鳥類的祖先,畢竟兩翼有翅,全身覆蓋羽毛是鳥類的特徵。以至於當地宣稱是世界上第一隻鳥飛起的地方。

毋庸置疑,來自於我國的帶毛的恐龍,中華龍鳥是第一個身上保存真正的分叉羽毛的恐龍化石。該化石的發現,引起了國際古生物學界很大的轟動,被認為是鳥類起源於恐龍的學說最重要最新的證據。甚至有學者提出恐龍沒有絕滅,我們所見到的現生的鳥類都是恐龍,生活在南美的蜂鳥當然就自然而然成為最小的恐龍。

應該說鳥類的起源是複雜的問題,當更多證據被發現後,或許還有其他的解讀(現在普遍認為,中華龍鳥是鳥類最早的祖先)。今天鳥類的羽毛兼有保溫和飛行的功能。雖然恐龍的羽毛結構比較簡單,還不能和鳥類的羽毛相媲美,但保溫的作用應該是有的。體表的保溫結構是熱血動物才有的,比如鳥類的羽毛,哺乳動物的毛髮都是很好的保持體溫,防止體熱散失的結構。據此,可以認為帶毛的恐龍有可能是熱血的。所以帶毛恐龍的發現為熱血恐龍的觀點再次增加了砝碼。

體型最大的帶毛恐龍華麗羽王龍

華麗羽王龍是由中國古生物學家在中國遼寧省西部早白堊世地層中發現一種新的暴龍類恐龍。它是中國遼西熱河生物群迄今發現的體型最大的恐龍之一。正如它的名字一樣,華麗羽王龍標本上保存了精美的羽毛印痕,這一發現為帶羽毛恐龍的家族再添一員。

英國《自然》雜誌上刊登的關於中國科學家發現“華麗羽王龍”的消息震驚了世界。而採訪的徐星和胡東宇,正是這一課題研究小組的負責人和參與者。

熱河生物群中的帶毛恐龍


華麗羽王龍

研究發現,“華麗羽王龍”生存在大約距今一億兩千五百萬年的白堊紀早期,這批發現於朝陽市北票上園鎮四合屯村的化石標本至少包括3個相當完整的個體。研究人員認為,成年的華麗羽王龍體長在9米左右,體重大約1.4噸。雖然華麗羽王龍的體型比霸王龍小很多,但比已知最大的帶羽毛恐龍意外北票龍還要大40倍。因此華麗羽王龍代表了已知體型最大的帶羽毛的恐龍。

成年的“華麗羽王龍”體長在9米左右,體重大約1.4噸。“華麗羽王龍”身上的羽毛只是非常簡單的絲狀物,代表了一種非常原始的羽毛類型。羽毛的樣子是一根一根的絨毛,比小雞身上的絨毛要長多了,長度有10-20釐米。這種毛與鳥類的體羽是有區別的。能看出羽毛有一些顏色,目前還不能確定這就是當時的本色。這些原始羽毛一個可能的重要功能是用來保溫。但也有學者認為這些羽毛是為了美觀或者保護皮膚。

或許,對於很多人來說,別說是“大型恐龍”,甚至是第一次聽說“恐龍還長毛”。記得以前,我們看電視、看書,上面的恐龍可都是“光禿禿”的。哪怕是有幸去過美國侏羅紀公園、英國史前公園的人,看到的“復活”恐龍,也都是光板無毛的,最多身上覆蓋著細細的鱗片。難道,之前我們對恐龍的理解完全錯了?是不是所有的恐龍都長毛呢?

對此,徐星解釋說,其實,大概在十幾年前,科學家就已經發現了很多帶羽毛的恐龍。“不過,之前發現的帶毛的恐龍個兒都非常小。大多數體積在1米以下,體重從幾百克到幾公斤不等。”胡東宇告訴,早在1996年,在朝陽北票發現了世界上第一個長羽毛的恐龍化石“中華龍鳥”,這種恐龍身上長著黑色如頭髮絲的原始羽毛,該發現在當時引起了全世界的關注。“因為它帶有羽毛,所以取名為"龍鳥",其實它是恐龍。”“這就說明,至少有一種恐龍身上不是光禿禿的,而是長著很多細絲狀的毛狀物。接著,又發現很多小恐龍身上長著羽毛一樣的東西,這說明鳥類的羽毛最早是長在恐龍身上。”研究古脊椎動物多年的學者張萬連說,當時,《美國國家地理雜誌》還刊發了一篇文章,題目是《霸王龍長毛了嗎?》。文章提出猜想:小型的恐龍長有羽毛已經被證實了,那麼大型的恐龍會不會長毛?“那個時候沒有發現,但化石沒有保存下來,並不能證明它沒有。最近,我們科學家的這一發現,佐證了這一猜想。”

這次新發現的“華麗羽王龍”,除了能夠推斷出“在食肉恐龍中,羽毛的分佈可能相當廣泛”之外,是否還有其他的意義呢?徐星說:“這次我們發現的"華麗羽王龍"讓大家知道了羽毛並不只長在小型恐龍身上,甚至大型恐龍也具有與鳥類相似或者更加原始的羽毛,這是對恐龍、對羽毛認識的擴展和深入。”以報道遼西化石出名的著名記者張萬連也表示,這次發現的這種帶羽毛的恐龍,和現在鳥身上的羽毛並不一樣。最早的羽毛確實是生長在恐龍身上,其中有一種恐龍隨著時間的推移,慢慢進化成了鳥。“恐龍是一個很龐大的家族,其中有很多不同的體系和分支,我們這裡所說最終進化為鳥類的恐龍當然只是其中的一個支系。”胡東宇告訴,羽毛是現代鳥類區別於其他生物的重要特徵,因此帶羽毛印痕恐龍化石的發現能夠為鳥類起源於恐龍的論說提供更有力的證據,“恐龍也長羽毛是鳥類由恐龍進化而來的強力佐證。”

美國華盛頓史密斯自然歷史博物館館長漢斯 迪爾特 蘇斯也贊同這個看法。他指出,在恐龍滅絕前,這些羽毛恐龍的存在“為後來鳥類的出現鋪平了道路”。恐龍長毛,特別是“大恐龍長毛”,顛覆了很多人的觀念。那麼,科學家們是如何發現恐龍是有羽毛的呢?對此,徐星解釋說,這是因為在恐龍的骨骼化石附近,存有精美羽毛印痕正如前述所解釋的,遼西特有的地理和氣候環境,使得古生物化石能夠得到較好的保存。“早先我們發現,都是小個體的恐龍有羽毛。由於體型較大的恐龍具有較小的相對錶面積,不利於散熱;相反,中小體型恐龍由於其相對錶面積較大,熱量容易散失,因此,早年我們判斷,巨型恐龍為了更有效地散熱,其體表羽毛很可能退化了。”徐星舉例說,“我們原來認為,大型恐龍剛出生的時候帶有絨毛,就好像大象。其實,你仔細觀察會發現,剛出生的小象身上都是長毛的因為它需要保暖,尤其是夜晚或天氣比較寒冷時,絨毛有保暖的作用。但隨著它慢慢長大,自身的抗寒能力提高,毛就蛻化掉了。過去認為恐龍也是這樣的:幼年有毛,隨著長成大型恐龍,毛就蛻化掉了;而小型恐龍因為保暖的需要,無論是幼年還是成年,身體上一直保留著羽毛但現在看,情況有點不一樣了。” 徐星說,針對此次發現的“華麗羽王龍”而言,其身上的羽毛只是非常簡單的絲狀物,代表了一種非常原始的羽毛類型。“我個人更喜歡用"小雞身上的絨毛"來形容。這種毛與鳥類的體羽是有區別的。華麗羽王龍龐大的體型和原始的絲狀羽毛表明其顯然不具有飛行能力,因此這些原始羽毛一個可能的重要功能是用來保溫。”“羽毛的樣子是一根一根的絨毛,比小雞身上的絨毛要長多了,長度有10-20釐米。”徐星透露說,目前,科研小組還在進行更細緻的工作,比如羽毛的顏色、恐龍的生長過程等等。“現在,能看出羽毛有一些顏色,但不能確定這就是當時的本色。”“華麗羽王龍”之所以發育羽毛,很可能與白堊紀早期的氣候有關。研究人員通過對恐龍牙齒當中氧同位素的分析推測,“華麗羽王龍”生活的早白堊世氣溫明顯低於白堊紀其他時期,當時的遼西地區氣候可能與現在相似。在寒冷的冬季,羽毛能夠幫助“華麗羽王龍”減少熱量的散失。“這種現象類似我們熟悉的猛獁象和披毛犀,為了適應寒冷氣候,身體表面發育厚厚的毛來保暖,但熱帶的大象則褪去了軟毛。”徐星說。

參與該研究的中科院古脊椎動物與古人類研究所副研究員舒柯文博士介紹說,“華麗羽王龍”的發現改變了以往科學界認為羽毛只出現在小型恐龍身上的認識,至少在食肉恐龍中,羽毛的分佈可能相當廣泛。

不過,恐龍的“羽毛”到底有啥用,外國媒體和專家還另有一番激辯。比如,美國《科學美國人》雜誌就稱,白堊紀氣候炎熱,體型較大的恐龍都為散熱困難而苦惱,這些羽毛只是為了美觀。另有科學家指出,如果能夠在炎熱的白堊紀時期地質層找到更多的大型羽毛恐龍,那麼可以證明恐龍的羽毛可能另有他用。英國《每日郵報》文章猜測,這種恐龍的羽毛可能並非是禦寒用的,而是對於其皮膚的保護。

其實,早在一個多月之前,就有跡象顯示:大恐龍可能也是長毛的。美國《自然》雜誌有篇文章指出,科學家們在我國內蒙古寧城縣以及遼寧省朝陽北票一帶,發現了1.65億年前的中侏羅紀時期的古跳蚤化石。根據研究顯示,這些古老的跳蚤竟能長到2釐米以上。

“它們有巨大又堅固的口器,能刺穿堅硬粗厚的皮膚表層。其中最大的雌性跳蚤長度能達到2釐米以上。”該科研小組的成員之一、中科院南京地質古生物研究所的研究員黃迪穎指出,這些遠古版的“巨型”跳蚤足部發育櫛狀剛毛,胸部和腹部發育大量向後的鬃毛,說明它們適於寄生在長毛的脊椎動物體表。這一結論一提出,隨即有科學家提出疑問:現代的跳蚤只能依附在動物的毛髮上生存,而根據以往的經驗,在侏羅紀和早白堊世時期,大恐龍們似乎都是沒有毛髮的,有毛髮的只有一般體長僅3.5-18釐米的小鼩鼱一類的小型哺乳動物。該研究小組成員之一的科學家安德烈·內爾博士稱,“早期哺乳類小動物,與這些跳蚤類物種的大尺寸口器,似乎並不能匹配。這說明有一種可能,就是在發現這些化石的中國某地曾生存著一種長著毛髮的恐龍。”而研究同時表明,這些巨型跳蚤有著長而尖銳且具銼狀小齒的口器,顯然可以穿透恐龍們較為堅韌的皮膚,因而也不能排除它們寄生於帶毛恐龍體表的可能。

小型獸腳類恐龍小盜龍身上覆有羽毛

收藏於北京自然博物館的一塊保存有精美羽毛的小盜龍化石標本,北京自然博物館館長孟慶金博士與美國科學家帶領的中美科研團隊再次揭示了一個不爭的事實億萬年前的一些小型獸腳類恐龍身上覆蓋著羽毛。科研人員還聯手為這一距今一億兩千萬年的小盜龍披上了亮麗的黑色羽衣。該研究成果刊載於最新一期《科學》雜誌上。

熱河生物群中的帶毛恐龍


小盜龍

恐龍留給人們的印象多為身體龐大、可怕、全身覆蓋著鱗片的冷血動物,但是自從我國遼西發現了帶羽毛的恐龍後,人們改變了對恐龍的認識,中華龍鳥、小盜龍、近鳥龍等帶羽毛的恐龍相繼發現引起世界轟動,併為鳥類的起源與演化提供了新的證據。

此次研究結果表明,這個擁有四個翅膀的小盜龍,擁有一身光滑油黑的發著彩虹色光澤的羽毛,它的尾羽窄而長,在尾部末端長有一對突出的流線型的翎羽,顯示羽毛和羽毛顏色早期的演化具有作為標誌的傾向性,它的主要功能是展示自己。

據介紹,小盜龍黑色調彩虹色羽毛的發現是目前羽毛化石結構色最古老的記錄,對小盜龍全身羽毛形態的重建,讓人們重新認識了這一小型獸腳類恐龍的本來面目。

北京自然博物館古生物化石研究團隊近幾年多次赴遼西“熱河生物群”化石產地採集標本,目前已徵集、採集到珍貴化石標本數百件,包括帶羽毛的恐龍、古鳥類、古哺乳類動物等化石,為科研和展覽奠定了基礎,這次研究的標本就是其中之一。


美額龍類最大的中華麗羽龍

這是一具完整的恐龍化石,化石中的恐龍身長約半米,脊柱彎曲,尾部也彎成弧形,嬰兒拳頭般大的頭偏向一側,左腿像是在用力蹬,右腿被壓在身子底下。與以往看到的恐龍化石不同的是,在這具恐龍的胸部和尾部上,能清晰地看到已石化的毛。更讓人震驚的是,在恐龍脊背上居然有像沙粒大小的雞皮疙瘩。這是2008年在遼寧西部最新發現的鸚鵡嘴龍木乃伊化石。像這樣帶皮毛的恐龍化石,全世界只有5具。

美頜龍是1859年在德國發現始祖鳥的地方發現的小型獸腳類恐龍。成年美頜龍只有70釐米長,身體不過母雞般大小,身後拖著一條超過身體一半的尾巴。這種恐龍體形纖細,窄頜細頸,其特徵是肢骨中長,身體輕巧,後肢細長,口內長滿尖利的牙齒。上個世紀90年代在朝陽地區的北票市發現的中華龍鳥,就屬於美頜龍類。中華麗羽龍長2.37米,是美頜龍科最大的一種,是德國的美頜龍以及朝陽的中華龍鳥的2-3倍大,因而以 “巨型”作為它的種名。巨型中華麗羽龍也有長長的尾巴,有49個尾椎骨。它的頭骨後半部、頸部、臀部、尾部兩側、四肢的部分區域可見清晰的細絲狀覆蓋物,與中華龍鳥的皮膚衍生物相同,因而它的屬名為中華麗羽龍。它的手掌與肱骨和橈骨之和一樣長,相當長的手部剃骨,尺骨鉤狀突縮小。這些與東方華夏頜龍十分相似。

中華麗羽龍的發現揭示了一些美頜龍類的新的特徵,如它們都具有三個有功能的手指,而不是過去認為的兩個。大頭、鋸齒的牙齒,短粗的前肢表明,巨型中華麗羽龍是一個兇猛的獵手。過去在美頜龍以及中華龍鳥腹中發現的未消化的蜥蜴骨骼已表明了美頜龍類的食肉類特點。而在巨型中華麗羽龍的腹中發現有一節不完整的腿骨,屬於一隻馳龍類恐龍,由此進一步證明美頜龍類屬於主動的食肉恐龍。

中華麗羽龍是在北票市上園鎮橫道子也屬於早白堊世地層中發現的,距今1.25億年。

最古老的飛行生物赫氏近鳥龍


據美國連線網站報道,始祖鳥生活於侏羅紀,同時有著鳥類及恐龍的特徵,以往被公認為是鳥類的祖先,從恐龍進化而來。然而,最近在中國的遼寧省發現了比始祖鳥還要更古老的有翅生物化石,有力地填補了恐龍與始祖鳥之間的進化空白。據英國布里斯托爾大學的研究者報道,最近在中國東北發現了一種新的長滿羽毛的恐龍,從而證實了鳥類是從恐龍進化而來,還將有助於科學家研究早期鳥類的飛行機制。這種纖小靈活的動物,直立高度可達28釐米,是已知最早生長出羽毛的生物。科學家估計它們比公認最早的鳥類—始祖鳥還要古老100萬至1100萬年。來自中國北京的科學家徐星在世界古脊椎生物學會年會上宣佈,這種生物剛剛被命名為赫氏近鳥龍,其五枚化石在中國的東北被髮掘出來。徐星和同事們致電《自然》雜誌說,這些化石發現於1.51億至1.61億年前的沉澱層中。這些化石都顯現出附有羽毛或或羽毛類結構。其中最清晰、最引人注目的化石標本上,可依稀看出它有四個翅膀、全身羽毛分佈廣泛、連腳上都被有羽毛。赫氏近鳥龍同時生有兩種羽毛。一種被稱作“恐龍絨毛”,生長在它的頭部和頸部,看起來就像豪豬的剛毛。另一種則跟現代鳥類羽毛結構基本相似,有許多細毛從羽幹上長出來。每個前肢上長有約24根羽幹,小腿和腳部也生長著相似數量的羽毛。

此前發現的大多數有羽毛恐龍最長的羽毛一般長在前肢的頂部,而赫氏近鳥龍的最長羽毛卻長在腕關節上。更重要的是,其腿部和腳部的羽毛相互覆蓋,形成空氣動力面,可能最終促進其四肢上生出翅膀。在小盜龍和始祖鳥等其他有羽毛恐龍身上也存在相似的結構。

鳥類起源研究是進化生物學領域近年來進展最為迅速的方向之一。自上世紀60年代末起,美國學者復興了鳥類“獸腳類恐龍起源”假說,世界各地發現的大量長有羽毛的恐龍和早期鳥類的化石也支持鳥類和恐龍之間的“親緣”。但這些化石的年代都晚於迄今已知最早的鳥類——距今約1.5億年的“始祖鳥”,這一進化史上“時間倒置”的尷尬引起了學術界對鳥類起源於獸腳類恐龍的疑問。

而此次發現的帶毛恐龍化石屬“赫氏近鳥龍”,它不僅將帶毛恐龍化石的歷史提前了2000萬-3000萬年,而且比“始祖鳥”的年代還要早至少數百萬年。因此,為鳥類起源於獸腳龍類恐龍提供了強有力的證據。

美國華盛頓大學的古脊椎動物學家詹姆斯-克拉克認為,以前就有科學家假定從恐龍演化為鳥類的過程中可能存在一個“四翼階段”,而赫氏近鳥龍的四翅結構則充足證明了這一點。

堪薩斯大學的古生物學家拉里-馬丁也肯定了赫氏近鳥龍化石的重大意義。他說,赫氏近鳥龍腳部大量的羽毛表明它是棲息在樹上的,從而支持“飛行始於樹上,而不是陸地上”的觀點。“腳上長著這樣羽毛的恐龍是沒辦法走路的,”他補充說。

有人認為在某些恐龍、尤其是近幾年在中國出土的恐龍身上發現的毛狀結構就是最早的羽毛。許多科學家對此不以為然,畢竟那些生物比赫氏近鳥龍還要晚好幾百萬年,而赫氏近鳥龍卻擁有了幾乎與現代鳥類毫無區別的羽毛。古脊椎生物學會副主席、英國布里斯托爾大學科學家邁克-本頓認為:毫無疑問,赫氏近鳥龍擁有了已知所有生物最早的羽毛,因此赫氏近鳥龍化石的發現具有劃時代的意義。“這些罕見的化石為我們填補了一直以來所缺失的證據,”徐星說,“現在,一切就緒,我們已解決了剩下的一些枝節問題。”



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