化石

化石

中華龍鳥的毒牙

中華龍鳥是馳龍科一種長(zhǎng)有羽毛的恐龍,其化石發(fā)現(xiàn)于中國(guó)遼寧省北票市四合屯。中華龍鳥的發(fā)現(xiàn)為鳥類是由恐龍進(jìn)化而來的觀點(diǎn)提供了進(jìn)一步的證據(jù),引起了國(guó)際古生物學(xué)界的轟動(dòng),世界多家新聞媒體也爭(zhēng)相報(bào)道,一時(shí)間幾乎成為了人盡皆知的明星。最近,研究者對(duì)幾只中華龍鳥標(biāo)本的顱骨特征進(jìn)行了深入研究,發(fā)現(xiàn)它們具有類似于“后齒”毒蛇的牙齒和顱骨模式。中華龍鳥的上牙有很長(zhǎng)的槽,類似于毒牙。此外,在上顎部位有一個(gè)可以容納毒液腺的小區(qū)域,它與上牙通過一個(gè)長(zhǎng)槽連接。研究者據(jù)此推測(cè),中華龍鳥就像后齒毒蛇一樣,毒液很可能不是致命的,而是導(dǎo)致獵物快速休克,然后將其吃掉。(PNAS 2010，107:766-768)

最早的新熱帶雨林

新熱帶地區(qū)雨林的化石記錄非常稀少,因此很難對(duì)它們的起源做出正確的認(rèn)識(shí)。但是,它們一些最重要的特征還是保存在了化石記錄中,如植物多樣性高、與眾不同的被子植物科的組合占優(yōu)勢(shì)、優(yōu)勢(shì)物種的葉子大且邊緣光滑,此外植食性昆蟲的多樣性高。最近,研究者詳細(xì)研究了哥倫比亞塞雷洪組的地層,這里保存有大約5800萬年前的植物化石群落,當(dāng)時(shí)這里的緯度大約是北緯5°,這些植物化石是最古老的新熱帶雨林的大化石記錄。這里植物化石的豐富度、多樣化的棕櫚類和豆科植物等特征,與現(xiàn)今的新熱帶雨林相似,四分之三的葉型都是大型、全緣的,顯示這里的年降雨量大約為2500毫米,年平均氣溫大于＞25°C。除了現(xiàn)代科的組成和熱帶的古氣候外,這里的化石花粉和葉子的多樣性有60%—80%可以與今天和第四紀(jì)中同樣氣候條件下的新熱帶雨林相比較。此外,這些化石葉片上具有十分豐富的昆蟲取食傷害,但類型很少,大都是非特化的植食性昆蟲所為。塞雷洪的大化石充分表明,同樣的新熱帶雨林的科自古新世開始一直占據(jù)這一生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)地位,它們歷經(jīng)氣候的變冷和變暖,一直持續(xù)到現(xiàn)在。古新世新熱帶雨林植物和植食性昆蟲的多樣性低,反映了構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)的不同支系都處于多樣化的早期階段,但這也可能是受白堊紀(jì)末大滅絕事件的影響所致。(PNAS 2009，106:18627-18632)

前寒武紀(jì)的復(fù)雜胚胎

貴州省甕安縣陡山沱組地層中,保存著大量前寒武紀(jì)的三維立體胚胎化石,它們的發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家研究多細(xì)胞動(dòng)物的起源提供了難得的條件。但是由于大多數(shù)胚胎都屬于卵裂的早期,很難確定它們的系統(tǒng)分類位置。最近,研究者使用目前最先進(jìn)的同步輻射X射線相襯顯微CT技術(shù),對(duì)新發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)胚胎化石進(jìn)行了三維重建。結(jié)果顯示,這兩個(gè)胚胎化石已經(jīng)開始了細(xì)胞的遷移和分化,并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了極性,即出現(xiàn)了前后軸、背腹軸和左右軸。這些特征表明它們與兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物有著十分密切的親緣關(guān)系。值得指出的是,這兩個(gè)胚胎化石在細(xì)胞遷移和重排的過程中采用了完全不同的機(jī)制,暗示兩者可能來自不同的分類群,說明兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物不僅僅在新元古代就已經(jīng)崛起,而且有了相當(dāng)程度的分化,這為認(rèn)識(shí)寒武紀(jì)大爆發(fā)之前后生動(dòng)物的演化提供了重要線索。(PNAS 2009，106:19056-19060)

歐洲最古老的現(xiàn)代獸亞綱動(dòng)物

雖然經(jīng)過科學(xué)家的不斷努力,我們對(duì)于哺乳動(dòng)物的早期演化有了很多重要認(rèn)識(shí),但總體說來仍然存在眾多未解之謎。最近,研究者在法國(guó)西南部賽諾曼階早期的地層中發(fā)現(xiàn)了新的三尖齒類哺乳動(dòng)物牙齒化石,它被認(rèn)為是新的原始似有袋類,歸入有袋形動(dòng)物(Marsupialiformes)的基部類群。在現(xiàn)代哺乳動(dòng)物早期進(jìn)化史中,白堊紀(jì)歐洲的情況幾乎是一塊未知的領(lǐng)域。在1.25億年至8400萬年前的這段時(shí)間里,沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)化石。研究者在清洗、整理了5噸沉積物后發(fā)現(xiàn)了這些牙齒化石,它們顯然屬于一種新的小型哺乳動(dòng)物,并被命名為Arcantiodelphys marchandi,這是最古老、原始的哺乳動(dòng)物之一,也是歐洲最古老的典型的獸亞綱哺乳動(dòng)物。A.marchandi的發(fā)現(xiàn),為我們認(rèn)識(shí)有袋類哺乳動(dòng)物的早期演化提供了新視角,此前對(duì)這一過程的認(rèn)識(shí)主要來自北美的化石。新化石表明歐洲與有袋類的起源具有密切關(guān)系,而且也證實(shí)白堊紀(jì)中期的歐洲與北美的動(dòng)物區(qū)系之間有密切關(guān)系。正是白堊紀(jì)這些歐美大陸上的原始有袋類向南方大陸遷移擴(kuò)散,才產(chǎn)生了現(xiàn)在南美和澳大利亞地區(qū)生活著的多種多樣的有袋類。負(fù)鼠和袋鼠就是這些起源于北方有袋類的后裔。(PNAS 2009，106:19910-19915)

北美更新世哺乳動(dòng)物的滅絕時(shí)限

在北美,晚更新世35個(gè)哺乳動(dòng)物屬滅絕了。這些屬中有16個(gè)最后出現(xiàn)的時(shí)間在1.2—1.0萬碳同位素年前之間(距今1.38—1.14萬年前),但是另外19個(gè)屬在這一期間沒有發(fā)現(xiàn)化石記錄,這是因?yàn)槿拥膯栴},還是因?yàn)闇缃^時(shí)間的差異依然不清楚。對(duì)于滅絕時(shí)間順序的分析顯示,取樣的偏差可以解釋這19個(gè)屬在更新世末的化石缺乏。北美更新世哺乳動(dòng)物的滅絕是一個(gè)同時(shí)性的事件,發(fā)生在1.2—1.0萬放射性同位素年之前。結(jié)果支持存在一種滅絕機(jī)制在地質(zhì)歷史的瞬間消滅了北美大陸的35個(gè)屬。(PNAS 2009，106:20641-20645)

北美最后的長(zhǎng)毛象和馬

導(dǎo)致第四紀(jì)后期大型哺乳動(dòng)物滅絕的爭(zhēng)論一直在繼續(xù),特別是在大陸上的滅絕,這是由于滅絕的時(shí)空模式都還不清楚。這些類群最后出現(xiàn)的精確時(shí)間對(duì)于認(rèn)識(shí)滅絕過程至關(guān)重要。根據(jù)牙齒和骨骼大化石最后出現(xiàn)的標(biāo)本的測(cè)定,長(zhǎng)毛象和馬在北美西北部的滅絕時(shí)間限于距今1.5—1.3萬年前。用大化石來估計(jì)一個(gè)物種的滅絕時(shí)間是不精確的,因?yàn)槲覀儫o法找到那些延續(xù)到最后的殘存?zhèn)€體。為了解決這一難題,研究者根據(jù)年代準(zhǔn)確的永久凍土中發(fā)現(xiàn)的古代DNA來確定那些最后的殘存種群。這樣就可以消除缺少大化石記錄帶來的影響。研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)毛象和馬在阿拉斯加內(nèi)陸一直延續(xù)到1.05萬年前,比根據(jù)大化石得出的時(shí)間晚。這一結(jié)果與認(rèn)為全新世白令地區(qū)長(zhǎng)毛象殘存于高緯度孤立的島上的觀點(diǎn)相矛盾。更重要的是,新發(fā)現(xiàn)表明長(zhǎng)毛象和馬在這一地區(qū)與人類共存了幾千年,同樣與人類到達(dá)或地外星體撞擊在幾百年中導(dǎo)致大型哺乳動(dòng)物滅絕的理論相矛盾。(PNAS 2009，106:22352-22357)

恐龍的早期進(jìn)化

對(duì)于恐龍?jiān)缙谶M(jìn)化歷史的認(rèn)識(shí),有助于人們認(rèn)識(shí)它們?cè)谕砣B世的興起和多樣化,可惜的是早期恐龍的化石十分稀少。最近,研究者在美國(guó)新墨西哥州發(fā)現(xiàn)一種屬于獸腳亞目的早期恐龍,它所處的世系最終演化出了霸王龍。新恐龍是恐龍?jiān)诒泵肋M(jìn)行多樣化的代表,化石包括一些近乎完整的骨架,它們具有祖征和衍征鑲嵌的特征。這一發(fā)現(xiàn)表明,早期恐龍?jiān)谌澜缬兄鴱V泛的分布,也許它們起源于南美洲。與侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)豐富的恐龍化石記錄相比,距今大約有2億3000萬年的三疊紀(jì)晚期的恐龍生活畫面則顯得相當(dāng)粗略?？铸?jiān)谀莻€(gè)時(shí)候已經(jīng)分化成為三個(gè)主要的族群:獸腳亞目食肉恐龍、蜥腳亞目食草恐龍和鳥臀目恐龍。新發(fā)現(xiàn)的這種恐龍被命名為Tawa hallae,身長(zhǎng)2米。研究者通過分析已知三疊紀(jì)恐龍的進(jìn)化關(guān)系,顯示北美的獸腳亞目恐龍可能是從其他地方遷移而來的,這與恐龍可能起源于現(xiàn)在的南美洲的假設(shè)相吻合。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將有可能改寫肉食恐龍的進(jìn)化樹。(Science 2009,326:1530—1533)

靈巧簡(jiǎn)手龍與鳥類起源

鳥類的起源一直是古生物學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注的研究方向之一,自20世紀(jì)60年代末到70年代初鳥類獸腳類恐龍起源假說復(fù)興后,人們對(duì)于鳥類起源的認(rèn)識(shí)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。特別是隨著我國(guó)遼寧省西部及其臨近地區(qū)出土了大量早白堊世獸腳類恐龍化石,人們對(duì)于鳥類起源、羽毛和飛行起源的認(rèn)識(shí)更是上了一個(gè)新臺(tái)階。

最近,研究者又報(bào)道了一種發(fā)現(xiàn)于準(zhǔn)噶爾盆地上侏羅統(tǒng)石樹溝組的小型獸腳類恐龍,其生活時(shí)代大約為距今1.6億年前。這種新恐龍屬于阿爾瓦茲龍類,研究者將其命名為靈巧簡(jiǎn)手龍(Haplocheirus sollers)。在此之前,最早的阿爾瓦茲龍化石為距今9000萬年,靈巧簡(jiǎn)手龍的發(fā)現(xiàn)將阿爾瓦茲龍類的化石記錄提前了至少6000萬年,這也改寫了獸腳類恐龍的分異和鳥類起源的時(shí)間。靈巧簡(jiǎn)手龍缺少尾巴的標(biāo)本為1.4米長(zhǎng),完整身長(zhǎng)估計(jì)約1.9到2.3米,體重估計(jì)為10.56公斤。靈巧簡(jiǎn)手龍屬于阿爾瓦茲龍的早期屬種,它的出現(xiàn)表明了進(jìn)步的阿爾瓦茲龍的近鳥特征是趨同演化的結(jié)果,阿爾瓦茲龍并不屬于鳥類或者和鳥類親緣關(guān)系最近的恐龍類群。同時(shí),靈巧簡(jiǎn)手龍的出現(xiàn)以及它的不同特點(diǎn)也澄清了阿爾瓦茲龍?jiān)讷F腳類恐龍系統(tǒng)進(jìn)化中的位置。研究者認(rèn)為,似鳥恐龍?jiān)?.6億年前已經(jīng)開始分化,其中一支演化出鳥類。(Sciecne 2010,327：571—574)

最早的四足動(dòng)物

最早的四足動(dòng)物化石記錄包括了實(shí)體化石和遺跡化石。最早的四足動(dòng)物實(shí)體化石出現(xiàn)于晚泥盆世(晚弗拉斯期),在此之前是一些被稱為希望螈類的過渡類型,包括潘氏魚和提塔利克魚,它們長(zhǎng)有成對(duì)的鰭,還沒有真正的前肢后肢,爬行能力有限。而有關(guān)這之前四足動(dòng)物的遺跡化石,還沒有確切的記錄。最近,瑞典和波蘭科學(xué)家在波蘭東南部的一個(gè)廢棄采石場(chǎng)的干泥中,發(fā)現(xiàn)了最古老四足動(dòng)物的足印和痕跡證據(jù)。保存化石的是一些海洋潮灘表層沉積,時(shí)代為中泥盆世的埃菲爾期,距今3.95億年,比最古老的四足動(dòng)物實(shí)體化石早1800萬年,比最古老的希望螈類早1000萬年。新發(fā)現(xiàn)的這些足跡化石非常清晰,一些足趾都能夠被辨認(rèn)出來。這意味著早在提塔利克魚和潘氏魚之前很久就已經(jīng)出現(xiàn)四足動(dòng)物了,說明希望螈類可能只是進(jìn)化上的一條“死胡同”。一些足跡還表明,當(dāng)時(shí)的陸生動(dòng)物能夠用處于對(duì)角線位置的雙足行走,而同樣的步態(tài)對(duì)于有鰭生物而言是不可思議的。這一發(fā)現(xiàn)大大改變了原先科學(xué)界建立起來的四足動(dòng)物的起源時(shí)間,對(duì)于四足動(dòng)物的進(jìn)化需要進(jìn)行重新審視。此外,足跡周圍的巖層表面保存得非常完好,只留有一些干泥的裂紋和雨滴的痕跡。足跡中沒有表現(xiàn)出拖著尾巴或肚皮著地的跡象,表明在動(dòng)物的四足留下足印的同時(shí),軀體和尾部是漂浮在淺水中的。根據(jù)周圍的環(huán)境特征以及在附近發(fā)現(xiàn)的無脊椎動(dòng)物化石,研究者認(rèn)為,這些早期四足動(dòng)物似乎正在穿過某種鹽瀉湖。這與傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,最早的四足動(dòng)物是從淡水河流中遷移到陸地上的認(rèn)識(shí)相反。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了有關(guān)陸生脊椎動(dòng)物何時(shí)、何地首次出現(xiàn)的傳統(tǒng)理論。(Nature2010,463:43-48)

南非發(fā)現(xiàn)新恐龍

最近,研究者在南非自由州省北部斯皮奧山發(fā)現(xiàn)了一種新恐龍化石,并命名為Aardonyx celestae。這種恐龍屬于食草類恐龍,生活在侏羅紀(jì)早期,距今近1.95億年?；癁閮筛惫羌?均未成年,其中較大的一頭年齡在7歲左右,體長(zhǎng)約7米,站立時(shí)高近6米。研究者估計(jì),該恐龍的成年個(gè)體體重可達(dá)半噸,體長(zhǎng)可能達(dá)到15米。在侏羅紀(jì)早期,陸地由體型較小的原蜥腳類恐龍統(tǒng)治著,新發(fā)現(xiàn)的恐龍與它們有許多共同點(diǎn),特別是靠?jī)蓷l下肢行走,但它也能夠四肢全部著地行走。研究者通過分析認(rèn)為,A.celestae處于恐龍從“兩腿”到“四腿”的進(jìn)化過渡階段,它們的發(fā)現(xiàn)為我們認(rèn)識(shí)巨型蜥腳類恐龍的早期進(jìn)化打開了一扇窗。研究者提出,化石產(chǎn)地在侏羅早期是大沙漠中的一片綠洲,這里枝繁葉茂,吸引不同種類的恐龍前來覓食。A.celestae行動(dòng)笨拙,頭部小,腹胸寬,就像雷龍一樣以大量樹葉為食。由于當(dāng)?shù)刂脖幻堋淙~豐富,它們可以吃得更多,體型因此變大,但由于它們過于大腹便便,僅靠?jī)蓷l下肢難以保持平衡,不得不加上兩條較小的上肢,最后,上肢逐漸進(jìn)化成前腿。四腿行走使動(dòng)物能夠承受自身更多體重,而且抵御擁有鋒牙利齒的食肉動(dòng)物時(shí),龐大的體型經(jīng)常是它們唯一的優(yōu)勢(shì)。(Proc.R.Soc.B 2010,277:787—794)

鳥臀目恐龍的體型下限

恐龍?bào)w型的大小深深地吸引著科學(xué)家和公眾的目光,特別是那些身體巨大和身材小巧的種類,更讓人們議論紛紛。已知最小的恐龍長(zhǎng)度小于1米,是食肉的蜥臀目獸腳類恐龍,但卻沒有發(fā)現(xiàn)過同樣大小的食草或雜食性的鳥臀目恐龍。最近,研究者在美國(guó)科羅拉多州發(fā)現(xiàn)了一種小型恐龍化石——弗魯塔龍(Fruitadens haagarorum),這種新發(fā)現(xiàn)的恐龍的大小和松鼠差不多,身長(zhǎng)約為65-75厘米,體重約為0.5-0.75千克,它們是目前已知最小的鳥臀目恐龍。弗魯塔龍是恐龍基部類群黑瑞龍科的后期成員,生活在1.5億年前的晚侏羅世,它還是在北美發(fā)現(xiàn)的該科的唯一成員。弗魯塔龍的顱齒解剖結(jié)構(gòu)和如此小的體型,說明它們是雜食性的,從而為恐龍內(nèi)部的形態(tài)和古生態(tài)多樣性提供了新認(rèn)識(shí)。生活在晚侏羅世到早白堊世后期的黑瑞龍類與晚三疊世到早侏羅世的種類相比,體型更小,生態(tài)位更寬,也許正是由于它們的這種生態(tài)特性使得它們延續(xù)了長(zhǎng)達(dá)1億年之久。(Proc.R.Soc.B 2010,277:375-381)

奇特的新翼龍

翼龍是一類飛行爬行動(dòng)物,是中生代的空中霸主,它們與同時(shí)代的陸地霸主——恐龍幾乎同時(shí)產(chǎn)生于約2.23億年前的晚三疊世末期。它們的出現(xiàn)早于已知最早的鳥類——始祖鳥約7千5百萬年,是最早在藍(lán)天飛翔的脊椎動(dòng)物。在地球上生活了近1.6億年后,它們最終與其他爬行動(dòng)物如非鳥恐龍類、魚龍類及滄龍類等,同時(shí)絕滅于6千5百萬年前的白堊紀(jì)末期。古生物學(xué)家長(zhǎng)期以來一直將翼龍分為兩大類:長(zhǎng)尾的原始類型和短尾的進(jìn)步類型,其中一些進(jìn)步類型的兩翼可達(dá)10米以上。這兩種類型之間存在大的演化空白,一直是古生物學(xué)家無法忽視的問題。

最近,研究者發(fā)現(xiàn)了一種被命名為達(dá)爾文翼龍 (Darwinopterus)的新恐龍,它在翼龍演化史上具有重要的意義。達(dá)爾文翼龍既具有進(jìn)步類型翼手龍的頭骨和頸椎特征,又有原始類群喙嘴龍的特征:長(zhǎng)的尾部及足部的第5趾具有兩個(gè)長(zhǎng)的趾節(jié),這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了由原始翼龍向進(jìn)步翼龍演化的過渡類型的空白。達(dá)爾文翼龍發(fā)現(xiàn)于中侏羅世地層中,距今大約有1.6億年之久,比始祖鳥還要早大約1千萬年。達(dá)爾文翼龍的尖銳而長(zhǎng)的牙齒顯示它是肉食性動(dòng)物,而其骨骼結(jié)構(gòu)又顯示它幾乎肯定在空中掠食,但是其牙齒不像其他翼龍那樣適合吃魚或者昆蟲。(Proc.R.Soc.B 2010,277:383-389)