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最怪異、謎團最多的恐龍又“上新”了!

2019-08-15 09:30:03  來源:科學大院

說起“恐龍”,大家腦海中會浮現出哪些形象?正如一千個人心目中有一千個哈姆雷特,一千個人心中至少有999只恐龍。有人熱衷最兇猛的霸王龍,有人喜歡最龐大的泰坦巨龍,也有人癡迷體型雖小但最終飛上藍天的小型帶羽毛恐龍。

(圖片來源:veer圖庫)

(圖片來源:veer圖庫)

那如果我問,最怪異的恐龍是什么呢?相信每一個恐龍愛好者也都有自己的答案。

下面即將登場的,正是一類非常“怪異”的恐龍,被很多學者和古生物愛好者稱為“謎一樣的恐龍”。 無論是它們曲折離奇的家史,還是它們奇怪的身體結構,眾說紛紜的食性與生態位,甚至它們幾經波折的研究歷史,都是恐龍里面極其少見的。

可惜的是,由于這類恐龍發現得較晚,名字也有些拗口,它們的名聲并不算響亮。但毋庸置疑的是,它們是恐龍研究領域最有趣、也是最奇特的一個類群——阿爾瓦雷斯龍類。

出身名門,“謎一樣的恐龍”

說起這類恐龍,其實可以說是出自名門。阿爾瓦雷斯龍類最早的報道,就來自上世紀阿根廷最著名的恐龍獵人、古生物學家何塞波拿巴(José Fernando Bonaparte)。這位與拿破侖有著同一個姓氏的科學家,在成就方面也不遑多讓。

波拿巴幾乎以一己之力撐起了整個南美的恐龍研究,一生研究命名了25種恐龍,迄今大部分都是有效屬種。因此,他被同行稱為“中生代研究的大師(Master of Mesozoic)”。擁有高度退化前肢的食肉牛龍,就是他的重要發現。波拿巴于1991年研究報道了卡氏阿爾瓦雷斯龍Alvarezsaurus calvoi,并建立了一個獸腳類恐龍中的新的“科”——阿爾瓦雷斯龍科(Alvarezsauridae)。

然而,這樣一個獸腳類恐龍的新科新屬新種的發現并沒有掀起太大波瀾,這可能于這篇論文是以西班牙語發表有關(這里體現了國際語言的重要性)。 在相當長一段時間內,阿爾瓦雷斯龍科內僅存孤零零的一屬一種。

何塞波拿巴與他發現的卡氏阿爾瓦雷斯龍(圖片來源:維基百科)

何塞波拿巴與他發現的卡氏阿爾瓦雷斯龍(圖片來源:維基百科)

造成阿爾瓦雷斯龍類慘遭埋沒的另一個可能的原因,是當時無論學界還是公眾的所有注意力,都被與“龍-鳥演化”這一大問題相關的帶羽毛恐龍和原始鳥類吸引了。其中一個舉世矚目的發現,就是在在地球的另一端,蒙古國的戈壁沙漠上,美國、蒙古和俄羅斯的科學家們相繼報道了一系列小型的生活在白堊紀的不會飛的“鳥”!這些鳥前肢極度縮短卻粗壯,每個手指僅有一個碩大的爪子,因此被命名位“單爪鳥類”。這些“單爪鳥”的發現在學界上引起了軒然大波,關于它們究竟是鳥類還是恐龍的爭論喧囂塵上。

然而,當時并沒有人將它們與地球另一端巴塔哥尼亞高地上的這種叫阿爾瓦雷斯龍的小恐龍聯系起來。

溝通兩類看起來不相關的事物,需要的恰恰就是“橋梁”。而阿爾瓦雷斯龍類和“單爪鳥”之間的橋梁,是同樣發現于阿根廷的普埃爾塔巴塔哥尼亞爪龍。阿根廷科學家發現的這種新的阿爾瓦雷斯龍類,既有典型的阿爾瓦雷斯龍類特征,也具有“單爪鳥”的特異性前肢。

這說明,所謂的“單爪鳥”實際上是生活中晚白堊世的小型阿爾瓦雷斯龍類。這個觀點隨著獸腳類恐龍系統學的蓬勃發展,逐漸受到了學界公認。而阿爾瓦雷斯龍類的一半成員“單爪鳥”類,也“放棄”了它們的鳥類身份,回歸了“非鳥恐龍”的大家庭,處于手盜龍類中相對原始的位置。

游子歸來,家在何方?

游子歸來,那下個問題便是家在何方。

阿爾瓦雷斯龍類恐龍成為了手盜龍類演化研究中的重要一環,那探究它們從何處而來,從何而來便成了研究手盜龍類演化的一個重要問題。

科學家一直盼望著在侏羅紀的地層當中找到手盜龍類原始成員的身影,這不但能幫助我們更好的了解手盜龍類的演化,更重要的是可以解決恐龍到鳥類演化中的“時間悖論問題”(即公認的第一只鳥石板始祖鳥的地質年代要相較當時發現的大部分手盜龍類恐龍更古老)。

出人意料的是,打破這個悖論的新恐龍,竟然是一類阿爾瓦雷斯龍類。2010年,古脊椎所徐星研究員團隊在《科學》雜志發表了一件來自新疆石樹溝組中-晚侏羅世地層的阿爾瓦雷斯龍類新種——靈巧簡手龍。

靈巧簡手龍生態復原圖(圖片來源:徐星,秦子川等)

靈巧簡手龍生態復原圖(圖片來源:徐星,秦子川等)

簡手龍的發現,直接將阿爾瓦雷斯龍類存在年限向前推了六千三百萬年,成為了當時已知最古老的(老于始祖鳥)的手盜龍類恐龍。

可是,新的問題又出現了,在靈巧簡手龍和晚白堊世阿爾瓦雷斯龍類之間六千余萬年的空檔期之間,發生了什么?

所幸,這個問題并沒有困擾科學家們太久。2018年,古脊椎所徐星研究團隊又一次改變了學界阿爾瓦雷斯龍類的認識。

他們在《當代生物學》(Current Biology)雜志刊文,報道了兩種新的生活在早白堊世的阿爾瓦雷斯龍類——彭氏西域爪龍和烏拉特半爪龍。這兩種恐龍是阿爾瓦雷斯龍類在早白堊世的一次發現,這也讓這個類群的演化歷史逐漸清晰了起來。

侏羅紀、白堊紀的阿爾瓦雷斯龍類 (圖片來源:徐星供圖、Vikto Radermacher 繪制)

侏羅紀、白堊紀的阿爾瓦雷斯龍類 (圖片來源:徐星供圖、Vikto Radermacher 繪制)

繼這一系列重要發現之后,2019年8月13日,中國科學院古脊椎動物于古人類研究所徐星研究員領導的中、美、南非研究團隊又于在國際學術期刊《科學報告》(Scientific Reports)雜志報道了又一件原始的阿爾瓦雷斯龍類化石標本,命名了侏羅紀阿爾瓦雷斯龍類一新屬種——意外石樹溝爪龍(Shishugounykus inexpectus)(論文鏈接請戳“閱讀原文”)。這類恐龍的屬名“Shishugounykus”用以紀念此化石所產層位,也是世界上研究中-晚侏羅世恐龍動物群最為重要的組——石樹溝組,種名“inexpectus”寓意這種恐龍是在石樹溝組系列科考發掘當中的“意外之喜”。

意外石樹溝爪龍正型標本及骨骼線圖。比例尺分別為200毫米(骨骼線圖)和20毫米(化石)。(圖片來源:秦子川)

意外石樹溝爪龍正型標本及骨骼線圖。比例尺分別為200毫米(骨骼線圖)和20毫米(化石)。(圖片來源:秦子川)

意外石樹溝爪龍是繼靈巧簡手龍和趙氏敖閏龍之后,中國新疆準噶爾盆地石樹溝組地層中發現的第三種阿爾瓦雷斯龍類恐龍,也與它們一起構成了目前已知最早的阿爾瓦雷斯龍類化石分布(中-晚侏羅世)。這三種恐龍一起,為人類還原了這一類“謎一樣的恐龍”的 最初相貌。

有趣的是,這三種恐龍雖然都屬于阿爾瓦雷斯龍類,它們的正型標本在形態特征和體型都各不相同,這表明在目前已知的阿爾瓦雷斯龍類最早的化石記錄當中,這類恐龍的多樣性就已經顯現了。

意外石樹溝爪龍的發現有著兩大重要意義:

一是它的前肢兼具普通獸腳類恐龍和阿爾瓦雷斯龍類特化前肢的特點,但又與同層產出的其他阿爾瓦雷斯龍類不同,表明了阿爾瓦雷斯龍類前肢演化的情況非常復雜。有幾種恐龍都以“小短手”而著名,比如霸王龍、食肉牛龍,還有本文的主角阿爾瓦雷斯龍類。然而,這些“小短手”是怎么來的?隨著此次新恐龍的發現,可以讓我們更好的去理解這種“小短手”出現的過程。

二是這件標本雖然很小,僅為其近親的三分之一大小,但經過骨組織學研究發現已經成年,這說明小體型的阿爾瓦雷斯龍類出現遠比之前估計的要早,這個類群的體型演化是一個非常復雜的過程。在包括鳥類在內的所有獸腳類恐龍當中,僅鳥類和阿爾瓦雷斯龍類兩個支系在白堊紀呈現了一個體型小型化過程,而其他的類群大部分都呈現體型的大型化。對于鳥類而言,體型小型化可能與飛行的適應有關。那么對于阿爾瓦雷斯龍類,小型化意味著什么呢?未來的進一步研究也許會揭曉,讓我們拭目以待吧!

 在系統演化樹上呈現的阿爾瓦雷斯龍類前肢演化和體型演化歷程。(圖片來源:秦子川)

在系統演化樹上呈現的阿爾瓦雷斯龍類前肢演化和體型演化歷程。(圖片來源:秦子川)

此次意外石樹溝爪龍的發現,也使得中國成為了阿爾瓦雷斯龍類化石最為豐富的國家,共8屬8種。同時,中國也是唯一同時具有晚侏羅世、早白堊世和晚白堊世阿爾瓦雷斯龍類化石記錄的國家。中國連續的阿爾瓦雷斯龍類化石記錄為我們進一步研究這種“謎一樣的恐龍”提供了無與倫比的優越條件,希望在未來的研究當中,能夠進一步的揭開籠罩在這類恐龍身上的層層謎題,還原“謎一樣的恐龍”本身的樣貌。

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