10月6日《自然》发表古脊椎所重要成果

　　   

10月6日出版的英国《自然》杂志发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古生物学家汪筱林、周忠和研究员和巴西科学院的两位学者凯尔勒和坎普斯教授合作研究的一篇论文，报道了我国著名的辽西热河生物群中发现的两类新的翼龙化石。这一重要发现以及对热河生物群已知翼龙化石的分析，显示我国辽西地区是世界上最重要的翼龙化石产地，翼龙动物群具有惊人的多样性，可能是白垩纪许多重要翼龙类群的起源中心。     他们的研究表明，在距今1.2年前的早白垩世中晚期，欧洲和东亚地区存在着广泛的翼龙类群之间的交流，也是全球范围内翼龙王朝演替的重要时期。这一发现，对全面了解这一比鸟类早7千万年飞向蓝天，曾经控制地球天空长达1.6亿年的空中霸主的演化具有重要的意义。     热河生物群发现两类新的大型翼龙化石，是两个世纪以来这两类翼龙在欧洲大陆之外的首次发现     新的翼龙化石分别被命名为杨氏飞龙(Feilongus youngi)和布氏努尔哈赤翼龙(Nurhachius ignaciobritoi)，都属于相对进步的大型翼手龙类，两翼展开可达2.4-2.5米。 “飞龙”意指中国传统文化中能够“飞翔的龙”；“努尔哈赤翼龙”献给清太祖爱新觉罗-努尔哈赤，他在化石产地的现今辽宁首先建立了后金王朝。种名分别赠与了我国著名古生物学家杨钟健(Young C. C.)院士和巴西著名的古生物学家伊格纳萧-布里托(Ignacio M. Brito)。这两类大型的翼龙化石分别与十九世纪欧洲发现的两类翼龙类群非常相似，是两个世纪以来相同类群的翼龙在欧洲大陆之外的首次发现。     杨氏飞龙保存完好的头骨，头骨全长约40厘米。这类翼龙具有独特的头部特征：头骨细长，约76枚针状弯曲的牙齿分布于头骨的前三分之一部位；在它细长的头骨的前部和后部分别长有两个骨质的脊冠。更为奇特的是它的下颌比上颌短了约10%。杨氏飞龙产于辽宁省北票市义县组下部尖山沟层，与欧洲晚侏罗世发现的高卢翼龙有非常近的亲缘关系。高卢翼龙已知仅1属2种，发现于法国南部和德国，包括著名的索伦霍芬灰岩。杨氏飞龙是这类翼龙在热河生物群的首次发现，也是已知最大的成员。     布氏努尔哈赤翼龙为一件保存较为完好的化石骨架，头骨全长约33厘米。头骨最大的特征是具有一个超过头骨长度一半以上的鼻眶前孔；约54枚短粗侧扁的牙齿分布在头骨的前部，而这类牙齿很少在翼龙中被发现。努尔哈赤翼龙属于帆翼龙科，该科的化石材料在世界上发现很少，此前仅有1属1种，产于英格兰怀特岛早白垩世中晚期的地层中。努尔哈赤翼龙发现于辽宁省朝阳市九佛堂组，是该科已知保存最完整的标本。辽西是世界上最丰富和最重要的翼龙化石产地，翼龙动物群具有惊人的多样性，代表了全球范围内原始翼龙组合向进步翼龙组合演化的重要转折阶段     热河生物群是早白垩世分布于中国北方、蒙古、西伯利亚、哈萨克斯坦以及朝鲜和日本等东北亚地区的一类特殊的陆相动物群，生存时代距今约1.2-1.3亿年左右。辽西及其周边的冀北、内蒙古东南部地区是整个生物群的核心分布区，保存了非常完整的热河群湖泊沉积地层。由于当时环太平洋地区频繁的火山活动，导致生物大规模非正常突然死亡，因此在一层层页岩中保存了大量极为精美完整的化石，真实地记录了这一时期生命演化的历史。     虽然热河群义县组和九佛堂组属于连续的沉积，在地层分布范围、形成环境和生态背景等方面相差不多，但是古生物学家通过对两类新的翼龙以及对来自这一地区其他翼龙化石的分析，发现热河生物群同时拥有两个独特的翼龙动物群。包括飞龙和努尔哈赤翼龙在内，热河群地层迄今共记述了至少13种翼龙化石，其中下部的义县组(距今约1.25亿年前)有7种，包括弯齿树翼龙、宁城热河翼龙、威氏翼手喙龙、杨氏东方翼龙、秀丽郝氏翼龙、陈氏北票翼龙和杨氏飞龙，可以归入原始的蛙嘴龙科、喙嘴龙科和始翼手龙超科以及相对进步的古神翼龙科，展示了一个非同寻常的动物群组合；上部的九佛堂组(距今约1.2亿年前)发现了6种翼龙，包括董氏中国翼龙、谷氏中国翼龙、顾氏辽宁翼龙、张氏朝阳翼龙、“无齿吉大翼龙”和布氏努尔哈赤翼龙等，这些全部属于进步的准噶尔翼龙超科的成员，可归入古神翼龙科、古魔翼龙科、帆翼龙科以及可能的无齿翼龙科。辽西地区的翼龙组合显示了世界上任何地区都无法比拟的多样性，是已知世界上最丰富和最重要的翼龙化石层位。已经采集化石超过两个世纪的德国晚侏罗世索伦霍芬灰岩也是世界上重要的翼龙化石层位，然而产出的翼龙仅仅包括原始的翼龙类群，缺少更加进步的种类；而巴西早白垩世桑塔纳组是另外一个重要的翼龙化石层位，虽然发现了数量众多的翼龙化石，但仅仅包括一些进步的成员。在科一级的分类单元和化石数量上，热河群已经远远超过了索伦霍芬灰岩，成为世界上最著名的翼龙化石产地。     热河群的翼龙动物群大约生存了500万年，可能正好记录了一个世界范围内的翼龙动物群更替的趋势，即比较原始的类群如蛙嘴龙科、喙嘴龙科和早期的始翼手龙类被更加进步的翼手龙类如古魔翼龙科、古神翼龙科和可能的无齿翼龙科所取代的演化历史。     这些翼龙化石的发现，显示热河生物群不仅在早期鸟类、带毛恐龙、哺乳动物和被子植物等方面具有惊人的发现，而且其中的翼龙同样也是世界上十分罕见的稀世之宝。毫无疑问，热河生物群成为记录这一时期地球生命演化的最重要的化石宝库和百科全书。     早白垩世欧洲和亚洲大陆之间的翼龙动物群存在广泛的交流，热河生物群并非真正的土著型动物群     科学家通过对两类新翼龙骨骼形态学研究以及对40个翼龙类群的80个特征的系统发育分析表明，飞龙和努尔哈赤翼龙与欧洲的翼龙类群有着最近的亲缘关系。包括与之共生的其他翼龙化石的研究证实，在科一级水平上，许多类群是以索伦霍芬灰岩为代表的欧洲翼龙类群的延续。显示在这一时期，欧洲和东北亚地区存在着广泛的动物群之间的交流。此外，包括恐龙类的禽龙类、驰龙类，反鸟类和哺乳类的戈壁兽类等其他一些动物类群也存在类似的交流。相比而言，翼龙类群的交流显得更加明显，这主要是由于翼龙所具有的飞行能力使其不受控于地理隔离的影响。     义县组沉积时期，包括翼龙在内的动物群从欧洲大陆的海洋环境向东北亚地区的内陆湖泊环境的迁移和扩散，可能与当时辽西地区良好的生态环境有着极其密切的关系。欧亚大陆之间翼龙动物群的广泛交流，显示热河生物群并不是传统意义上的土著型动物群。     热河生物群是白垩纪翼龙的起源和辐射中心，许多热河群起源的新生分子向全球各大陆迁移和辐射，可能与鸟类之间的生存竞争有关     与义县组的翼龙类群不同，九佛堂组的翼龙与巴西早白垩世桑塔纳组沉积中的翼龙类群有着最近的亲缘关系。九佛堂组的翼龙主要以新生分子为主，其中许多成员逐渐繁盛并向外迁移辐射直至扩散到冈瓦纳大陆。科学家推测，翼龙的这种向外的扩散可能还与这一时期鸟类大辐射引起的生存竞争有一定关系。义县组时期，鸟类无论从数量还是分异度上相对较小，大量的翼龙从欧洲迁移而来。九佛堂组时期，由于鸟类的辐射导致的鸟类丰度和分异度的大大增加，翼龙在与鸟类的生存竞争中，利用其较强的飞行能力，逐渐向外扩散，占据不同的生态空间。     热河群地层发现的大量翼龙和鸟类化石，为我们提供了一个检验一亿多年前翼龙与早期鸟类之间相互影响与竞争的窗口。据不完全统计，义县组已经采集了约40件翼龙化石与超过1000只的鸟，而九佛堂组也已经发现了约100件翼龙标本，以及超过1000只的鸟类化石。在热河群中，总共有20多种鸟类被记述和正在研究中，也有10多种的翼龙被描述。初步的分析清楚地表明，在义县组与九佛堂组地层中鸟类分异度更大，在数量上也远比翼龙占优势。以往的化石资料显示，大多数翼龙主要栖息在古海岸环境，如德国的索伦霍芬，巴西东北部和美国堪萨斯西部等著名的翼龙化石地点，而陆地环境的翼龙则很少。而热河群却是一个特例，翼龙不但如此繁荣，而且还有许多新的类群分化起源并向外辐射。以前已知仅仅在海岸边繁盛的翼龙动物群也完全可以在内陆湖泊环境中繁衍生息，而且与鸟类展开复杂的生存竞争。通过对热河沉积这一独特的白垩纪陆地生态系统的继续研究，以及随着对同时产出这两类飞行动物的热河群相关地层的更深入的了解，相信将来会对这一问题有一个准确的答案。     热河生物群翼龙化石的重要发现，有望揭开中生代空中霸主的许多难解之迷     翼龙与它们的恐龙近亲一样，是生物演化史上最成功的动物之一。翼龙发现的历史比恐龙早了约半个世纪，自从200多年前发现翼龙化石以来，全世界已经发现了130多种翼龙，全球各大陆都有它们的踪影。然而翼龙化石的发现却远远少于恐龙，其中主要一个原因就是这类非常特殊的飞行爬行动物的骨骼纤细中空，很难保存化石。早在1784年在德国发现第一件翼龙化石时，甚至不能确定它属于哪一类动物，有人认为它生活在海洋中，也有人认为它是鸟和蝙蝠的过渡类型等等，甚至有科学家提出翼龙是否就是中国传统文化中的“凤凰”，因此对翼龙的复原也是千奇百怪。直到1801年，法国著名的解剖学家居维叶才鉴定它为翼手龙，归于爬行动物。     人们对这类第一个飞向天空的非常奇特的绝灭动物一直充满好奇，虽然在不断地探求它的许多奥秘，但很多问题仍然悬而未决，如翼龙的起源，翼龙的飞行起源，翼龙的进化等等。直到2004年，也是在辽西热河群地层，汪筱林和周忠和两位古生物学家发现了世界上第一枚翼龙蛋与胚胎化石(Nature，2004.6.10)，才让人们确信翼龙也和它的同类恐龙一样，也是卵生的；某些翼龙类群也像一些相对原始的鸟类一样，具有早熟性的胚胎发育模式。     杨氏飞龙和布氏努尔哈赤翼龙的发现，以及热河群沉积中这一未曾预料的不同翼龙类群的组合的多样性表明，翼龙具有非常复杂的进化历史，新的发现仅仅是解译翼龙演化密码的开端。