从意外到华丽

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  鸟类是由恐龙进化来的,这已经成为人们的共识;而大部分恐龙也长有像鸟类那样的羽毛,这也成为古生物学界的定论。这一革命性的理论之所以能够横空出世,是因为一群中国科学家们的努力,更是拜中国辽宁西部北票地区这一片神奇的土地所赐。
  长着牙齿的“小鸡”
  1996年一个骄阳似火的下午,在辽西北票一片距今1.25亿年的地层中,随着岩石被一层一层掀起,一件家鸡大小的恐龙化石呈现在人们面前。
  这是一种生活在早白垩世的小型食肉恐龙,与众不同的是,它的化石背部和尾巴上保留了精美的羽毛的印痕。这真是惊天动地的发现,使科学家认识到羽毛并不为鸟类所特有,原来恐龙也是长羽毛的!这件里程碑式的化石,后来被命名为“中华龙鸟”。
  随着越来越多标本的发现,在许多小型的恐龙身上都可以观察到与鸟类相似或者更加原始的羽毛;这说明羽毛的出现在中生代可能已经十分普遍,羽毛的出现过程可能也比我们之前想象得更为复杂。
  “意外”的重要意义
  到了1999年,在辽西北票又迎来了一个突破性的发现!这就是被命名为“意外北票龙”的恐龙化石。和中华龙鸟一样,它也生存在大约1.25亿年前的早白垩世。
  在1999年5月27日出版的英国《自然》杂志上,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的徐星、唐治路和汪筱林报道了他们的这一发现。他们把这种恐龙命名为“意外北票龙”。属名之所以叫“北票龙”当然是因为化石产自北票市。种名“意外”包含着两层意思:一是说这件化石的发现是个意外的收获,二是说这种恐龙的形态是出人意料的。意外北票龙标本保存身长2.2米,估计原身长有5米左右。它的头小而低,嘴很长,下颌瘦弱,嘴里有牙。牙齿成小叶状,边缘有小锯齿。它的爪扁而弯。它的身上有细丝状的类似毛的皮肤衍生物。徐星等在他们的研究论文中写道:“这一发现间接证明了中华龙鸟的细丝状结构也属于皮肤衍生物,而不像有些人所说的是在埋藏的时候偶然造成的;这些结构很可能和鸟类的羽毛同源;这种我们称之为细丝状皮肤衍生物的结构可能在兽脚类恐龙当中分布广泛,代表向鸟类羽毛演化的一个初级阶段,随后演化出了真正的羽毛。”
  这篇文章发表后一位美国的记者曾问徐星:“您能用最通俗的语言描述一下这一发现的重要意义吗?”徐星说:“很多人都知道霸王龙。中国的发现表明,我们很可能需要改变包括霸王龙在内的一些兽脚类恐龙在我们心目中的形象。它们不再是浑身披着鳞片的爬行动物,而是更接近鸟类,身体上长着类似鸟类绒羽的结构。换句话说,我们再也不能把爬行动物的概念简单地运用在恐龙身上!”
  令人目眩的“华丽”
  2012年,英国《自然》周刊将目光再次聚焦在辽西北票,因为在这里发现了世界上迄今体型最大的带羽毛恐龙——华丽羽王龙。它体长在9米左右,体重大约1.4吨。虽然这样的体型比生活在白垩纪晚期的霸王龙略小,但却比之前认为体型最大的带羽毛恐龙意外北票龙足足要大40倍。
  华丽羽王龙与原始暴龙类有很多相似之处。它的外鼻孔大而靠后,前上颌骨和上颌骨上的两条凹沟分别平行于前上颌骨的前边缘和眶前孔的下边缘。正如它的名字一样,华丽羽王龙标本上也保存了精美的羽毛印痕。过去的十几年中,在辽西发现的带羽毛的恐龙就超过了20种。例如前面提到的中华龙鸟,以及形态比中华龙鸟更接近于鸟类的尾羽龙。当然,虽然中华龙鸟和尾羽龙都保存了与鸟类十分接近的羽毛印痕,但它们的羽片是对称的,这也就说明它们并不具有飞行的功能。
  几乎从原始的羽毛在恐龙身上发现的第一天起,对它们功能的争论就无休无止。由于这种丝状的原始羽毛不具有飞行的功能,因此科学家们推测它的一个可能的重要功能就是用来保温。一般认为,体型较大的恐龙具有较小的相对表面积,不利于散热;相反,中小体型的恐龙由于其相对表面积较大,热量容易散失。因此根据以往在化石上观察到的现象,科学家们普遍认为,羽毛可能仅仅出现在体型较小的恐龙身上;巨型恐龙为了更有效地散热,其体表羽毛很可能由鳞片取代。因此在华丽羽王龙这样大型的暴龙类化石上发现羽毛的印痕是一件不可思议的事情。
  在华丽羽王龙发现以前,唯一已知带羽毛的暴龙类是在辽西发现的奇异帝龙化石。奇异帝龙是一种小型的基干暴龙类,体长大约只有1.6米,在其尾部和头部也保存有非常原始的丝状羽毛结构,但这些羽毛非常短而成簇,通常只有大约20毫米长。所不同的是,华丽羽王龙的羽毛不仅在尾部出现,在它的前肢、颈部腰带部位和后肢上都发现有丝状羽毛的印痕;并且这些羽毛的长度平均达到了15厘米,最长之处有20厘米,这恐怕是目前在食肉类恐龙身上发现的最长的羽毛了。
  华丽羽王龙庞大的体型和原始的丝状羽毛表明其同样不具有飞行能力,那么,这些羽毛是用来干什么的呢,难道仅仅是像时装一样的华美服饰,仅仅是为了“臭美”或“装酷”?科学家通过对恐龙牙齿当中氧同位素的分析推测,华丽羽王龙生活的辽西地区在早白垩世气温明显较低,当时的辽西地区气候可能与现在相似。在寒冷的冬季,羽毛能够帮助华丽羽王龙减少热量的散失。这种现象类似我们熟悉的猛犸象和披毛犀,为了适应寒冷气候,身体表面发育厚厚的毛来保暖,而热带的犀牛和大象则褪去了软毛。
  为什么总是辽西
  到目前为止,科学家们只在出土于辽西的恐龙化石中发现了羽毛,而在世界其他地区的恐龙化石中却没有发现类似的构造,这又说明了什么呢?应该说这些化石的发现地中国辽西北票地区具有得天独厚的保存环境,而不是说世界其他地区的食肉类恐龙都没有长毛。随着中华龙鸟、意外北票龙、华丽羽王龙等一系列长有原始羽毛的食肉类恐龙的发现,科学家们推论,生存年代晚于这些恐龙的绝大多数食肉类恐龙都是体披原始羽毛的美丽的爬行动物。
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