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科学家发现世界上最小的树栖翼龙
2008-02-13

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科学家发现世界上最小的树栖翼龙
森林翼龙复原图-赵闯绘画
科学家发现世界上最小的树栖翼龙
森林翼龙化石素描图
科学家发现世界上最小的树栖翼龙
森林翼龙化石照片

中国日报网环球在线消息:翼龙是一类非常奇特的爬行动物,也是第一个飞向天空的脊椎动物。它们的体型变化很大,小到一只麻雀,大到一架大型飞机,是名副其实的空中霸主。翼龙和恐龙几乎同时在地球上出现,在白垩纪末期的生物大绝灭事件中,又一起永远地消失了,科学家们只能通过化石的发现来逐渐揭开它们的神秘面纱。

2月12日出版的《美国国家科学院刊》(PNAS)发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林、周忠和研究员和巴西科学院的两位科学家凯尔勒、坎普斯博士合作研究的论文,报道了发现于我国著名的热河生物群的一新的翼龙化石。这件化石被科学家命名为隐居森林翼龙(Nemicolopterus crypticus),意思为隐藏在森林中的居住者,非常形象地反应了它的树栖生活方式。森林翼龙的体型娇小,翼展仅25cm,大致相当于一只燕子或麻雀大小,是世界上已知最小的翼龙化石之一。在此之前,科学家仅仅在德国发现过一件比它更小的出生不久的翼龙化石(翼展约18cm)。虽然新的翼龙看上去如此弱小,全然看不出空中霸主的风采,但是科学家却认为,它们是那些体型巨大的进步的鸟掌翼龙类的祖先类群。

这件标本来自辽西葫芦岛市建昌县要路沟下白垩统九佛堂组(距今约1.2亿年)湖泊沉积的地层中,这里的九佛堂组分布广泛,厚度巨大,曾经发现大量鸟类、带羽毛恐龙等化石,是热河生物群的重要化石分布区。

·已知最小的无齿的翼龙,也是最小的白垩纪翼龙

森林翼龙几乎为一完整的化石骨架,保存完好精美。它的嘴巴尖长,嘴里的牙齿已经完全退化消失,属于无齿的翼龙。这类没有牙齿的翼龙是白垩纪晚期的主要类群,而且往往体型非常巨大。森林翼龙的翼展仅为25cm,娇小玲珑的体型带给人们许多关于其个体发育年龄的猜想:是刚刚出生不久的“婴幼儿”,还是已经成长为身强体壮的“青少年”,或者已经进入成年?尽管科学家还不太清楚它的生长发育过程,但是通过与来自德国晚侏罗世索伦霍芬灰岩发现的代表不同个体发育阶段的翼龙化石的对比,他们认为森林翼龙已经成长发育为一只能够展翅飞翔的年轻个体。

索伦霍芬灰岩是一套泻湖环境形成的海相地层,以发现始祖鸟化石而著称,这里的沉积中还发现大量的翼龙化石和少量的恐龙骨架如美颌龙。其中最小的一件归于翼手龙的化石,虽然其翼展仅为18cm,但科学家却认为它是刚刚出生不久的“婴幼儿”,因为它的一些骨骼如胸骨和脚趾都还没有完全骨化。此外,还有一些被认为年龄相对更大的翼手龙也有许多未骨化的骨骼,尤其是脚趾和跗骨等;而在相同地区发现的德国翼龙的幼年个体也具有类似的未完全骨化的骨骼。然而在森林翼龙化石中,虽然代表未成年个体特征的头盖骨和部分头后骨骼没有完全愈合,但是组成化石骨架的几乎所有的骨骼都已经完全骨化,包括脚趾、跗骨和一些在幼年个体中很难保存也很容易破碎的骨骼如腹肋和胸骨都很好地保存下来,很显然已经不是弱小的“婴幼儿”了。因此,这一新的翼龙化石毫无疑问是迄今为止发现的世界上最小的无齿的翼龙,也是白垩纪最小的翼龙,比发现于热河生物群的未孵化的翼龙胚胎(翼展约27cm)还要小。从个体发育年龄来推断,森林翼龙很可能是已知最小的翼龙。

·在树上生活,以昆虫为食

世界上发现的大部分翼龙化石都来自海相地层,证明翼龙主要生活在滨海环境,它们可以借助于海岸环境常具有的一些高差明显的地貌很容易地起飞,并利用上升气流飞翔。然而在我国,甚至亚洲大陆发现的翼龙化石大多来自陆相地层,尤其是热河生物群的翼龙,它们与其共生的鸟类、恐龙和哺乳动物等一样,都生活在湖泊森林环境。

森林翼龙具有一些此前人们在翼龙化石中从来没有发现过的形态学特征,如在关联胫骨的股骨远端一侧发育股骨后突,第四趾倒数第2趾节弯曲等。其中三角形的股骨后突很可能是为了更好地附着肌肉或肌腱,连接股骨和胫骨,甚至到足部,以增强后肢下部和足部的运动能力;倒数第2趾骨强烈弯曲,以及趾节长度最大等特征都是树栖生活的重要形态学证据,很显然,这样的脚趾结构并不适应地面的行走和奔跑。事实上,在树栖性鸟类中,倒数第2趾节也更长,佐证了这类飞行爬行动物的树栖习性。

大部分翼龙生活在海岸和湖泊环境,它们主要以鱼类为食,只有很少一部分翼龙被认为具有树栖生活方式,其中部分以昆虫为食。森林翼龙是目前已知最适应树栖生活方式的翼手龙类。近年来,在辽西、冀北和内蒙古东南部等热河生物群核心分布区发现的大量化石生物如带羽毛的驰龙类、鸟类和哺乳动物,其中许多都具有树栖的生活习性。树栖生物在热河生物群中的大量繁盛,是它们为了更好地适应早白垩世以辽西为代表的湖泊森林环境而进化的产物。这些树栖生物的发现,为一些重要类群的起源、辐射和早期演化提供了翔实的化石证据。

·小型的树栖翼龙是那些巨大的鸟掌翼龙类的祖先类群

通过分支系统学分析显示,森林翼龙的系统关系更接近于鸟掌翼龙类,与鸟掌翼龙类组成姐妹群,但也缺少鸟掌翼龙类所具有的头骨脊突等特征。鸟掌翼龙类包括了大部分进步的白垩纪翼龙类群,如体型巨大的无齿翼龙(翼展往往超过6米),以及目前世界上最大的风神翼龙(翼展可达10米以上)等。科学家认为,那些个体庞大的鸟掌翼龙类起源于体形娇小的、没有牙齿而且头部无脊突的小型树栖翼龙。这些小型翼龙娇小的个体很容易隐蔽在裸子植物的树丛中以躲避大型动物的猎杀,它们悄无声息地飞行于树木之间以捕捉昆虫为食,并逐渐进化为白垩纪晚期天空中翱翔的巨无霸。

·我国翼龙化石的重要发现逐渐揭开了翼龙的神秘面纱

翼龙化石最早发现于德国,甚至比人们所熟知的恐龙化石的发现还早了约半个多世纪,世界上最古老的翼龙化石发现于意大利三叠纪晚期的海相地层中。翼龙化石的记录分布非常广泛,在欧洲的德国、英格兰,美洲的美国、巴西、阿根廷,亚洲的中国、蒙古、哈萨克斯坦,以及非洲坦桑尼亚等国家和地区都发现过重要的翼龙化石。翼龙是生物演化史上最成功的动物之一,曾经控制中生代天空长达1.6亿年之久,是真正的空中霸主。自从200多年前发现翼龙化石以来,科学家已经命名了大约150多种的翼龙。

人们对这类第一个成功飞向天空的神秘的爬行动物一直充满好奇,虽然科学家不断有一些新的发现,但许多问题仍然悬而未决,如翼龙的起源、翼龙的飞行起源、翼龙的生殖和生理特征等等。近年来,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所“热河生物群课题组”在国家自然科学基金创新群体基金、国家重大基础研究计划项目和中科院创新工程重大方向项目等项目的资助下,通过对辽西及其周边地区的长期野外考察和大规模化石发掘,发现了大量的翼龙化石,为深入了解这类奇特的飞行爬行动物提供了契机。2002年,在内蒙古宁城发现的热河翼龙不但保存很好的飞行翼膜,而且全身覆盖毛状结构,进一步证明翼龙属于温血动物;2004年,在辽西义县发现了世界上第一枚翼龙蛋与胚胎化石,让人们确信翼龙也和它的恐龙同类一样,不但是卵生的,而且像一些相对原始的鸟类一样具有早熟性的胚胎发育模式。从2000年至今,汪筱林和周忠和研究员在辽西朝阳、北票、义县等地区发现了大量翼龙化石如中国翼龙、朝阳翼龙、飞龙、努尔哈赤翼龙和格格翼龙等,揭示辽西地区是世界上最丰富和最重要的翼龙化石产地。森林翼龙等化石的发现,证明辽西地区在包括鸟掌翼龙类在内的进步翼龙的进化中起着非常重要的作用,是一些主要翼龙类群的起源中心。(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 供稿)




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