暴龍類恐龍是有史以來生活在地球上的大型肉食性恐龍之一,而距今1.3億年的帝龍此前一直被認(rèn)為是最原始的暴龍類恐龍,而霸王龍的出現(xiàn)則標(biāo)志暴龍家族的演化達(dá)到了頂峰。暴龍、帝龍、霸王龍……僅憑這些兇猛強(qiáng)悍的名字便讓人不寒而栗,更不要說影片《侏羅紀(jì)公園》給人留下的恐怖記憶。不過,一個(gè)包括中國、美國和加拿大學(xué)者在內(nèi)的研究小組不久前發(fā)現(xiàn)了暴龍類“身形小巧”的祖先,并賦予其一個(gè)“優(yōu)美”的名字——五彩冠龍。
此次發(fā)現(xiàn)的冠龍化石產(chǎn)于中國新疆準(zhǔn)噶爾盆地五彩灣,地質(zhì)時(shí)代大約為1.6億年前。冠龍的發(fā)現(xiàn)把暴龍類恐龍的確切化石記錄提前了近3千萬年,從而取代帝龍成為最原始的暴龍類恐龍。同時(shí),冠龍化石也是已知保存最完整的侏羅紀(jì)虛骨龍類之一。此項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人,中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員徐星博士將這個(gè)新物種命名為五彩冠龍(Guanlong Wucaii)。其屬名“Guanlong”說明該龍的特征,頭部有冠,種名“Wucaii”表明其發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)五彩灣,那里有著色彩絢爛的巖石。
探究鳥類起源的關(guān)鍵
虛骨龍類包括暴龍類等許多常見于白堊紀(jì)(1.42億~0.65億年前)的進(jìn)步獵食性恐龍類群。近年來,鳥類起源于虛骨龍類的假說得到了廣泛承認(rèn)。因此,虛骨龍類的研究是理解鳥類起源這一重要進(jìn)化生物學(xué)命題的關(guān)鍵。過去的幾十年中,發(fā)現(xiàn)于世界各地的化石為復(fù)原恐龍—鳥類的演化提供了大量的信息,尤其是近年來發(fā)現(xiàn)于我國遼寧西部白堊紀(jì)早期熱河群的長羽毛恐龍化石更是為鳥類最重要的兩個(gè)特征:羽毛與飛行的起源和演化提供了直接證據(jù)。但由于已知最早的鳥類——發(fā)現(xiàn)于德國的始祖鳥生存于侏羅紀(jì)晚期,因此,恐龍—鳥類轉(zhuǎn)化的歷史發(fā)生在侏羅紀(jì)晚期以前,有關(guān)這一轉(zhuǎn)化的最直接證據(jù)應(yīng)該保存在侏羅紀(jì)地層。
自2000年起,在繼續(xù)研究長羽毛恐龍化石的形態(tài)、功能和系統(tǒng)學(xué)問題的同時(shí),研究人員開始著眼于侏羅紀(jì)地層及埋藏化石的研究,在我國新疆準(zhǔn)噶爾盆地的戈壁沙漠地區(qū)進(jìn)行了一系列的科學(xué)考察。2002年夏天,戈壁的考察終于有了突破:那就是發(fā)現(xiàn)了世界上已知最早的暴龍類——冠龍。該化石共包括兩具骨架,通過組織學(xué)研究,可以確定這兩具骨架分別代表大約7歲的幼年個(gè)體和12歲的成年個(gè)體。這兩具骨架發(fā)現(xiàn)于同一地點(diǎn),成年個(gè)體疊壓在幼年個(gè)體之上。根據(jù)化石周圍的巖性以及保存的狀態(tài)推測,幼年個(gè)體可能被一些死去的動(dòng)物吸引到淤泥坑,陷入坑中而死亡,接著成年個(gè)體也被吸引到坑中,并且遭遇了同樣的命運(yùn)。
頭冠作用尤引人關(guān)注
冠龍有著一套奇特的特征組合:一方面,冠龍與其他進(jìn)步的虛骨龍類一樣有著長長的前肢,發(fā)育半月形腕骨;另外一方面,它的腰帶的一些特征卻類似于相對原始的獸腳類恐龍。最為奇特的是,它的頭上竟然長著一個(gè)巨大的非常精巧而脆弱的嵴。如果這個(gè)嵴長在植食性恐龍頭上,也許還不太奇怪,但它卻長在兇猛的暴龍頭上,這讓人難以理解。研究人員推測頭冠的功能可能是吸引異性或是炫耀自己,就像公雞頭上鮮艷的雞冠一樣。更為有趣的是,幼年個(gè)體的頭冠要明顯小于成年個(gè)體,據(jù)此推測頭冠可能還是一個(gè)重要的性成熟標(biāo)志。頭冠也有可能是其他功能,比如發(fā)聲,散熱,其具體功能還有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。
冠龍的發(fā)現(xiàn)告訴我們,亞洲地區(qū)是暴龍類早期演化最重要的地區(qū)之一。其實(shí),在世界其他地區(qū)也曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過許多原始的暴龍類,比如發(fā)現(xiàn)于白堊紀(jì)早期的始暴龍(Eotyrannus)就是一種前肢較長的原始暴龍類。一些發(fā)現(xiàn)于侏羅紀(jì)晚期的破碎標(biāo)本甚至都有可能代表最早期的暴龍類。比如發(fā)現(xiàn)于北美洲的史脫克斯龍(Stokesosaurus)和歐洲的祖母暴龍(Aviatyrannis)都有呈現(xiàn)了一些典型的暴龍類的特征,很可能屬于原始的暴龍類,只可惜保存的化石材料太少了。不管怎么樣,這些化石表明在侏羅紀(jì)晚期的時(shí)候,暴龍類已經(jīng)廣泛地分布在北半球,開始了它們的繁盛歷史。
暴龍演化的重要環(huán)節(jié)
通過分析這些化石記錄,人們可以推測暴龍類可能的演化歷史。一種可能是在侏羅紀(jì)中期,暴龍類起源于亞洲。早期的暴龍類個(gè)體較小,有著長長的前肢,體披著羽毛。隨后,它們遷徙到其它地區(qū),盡管亞洲當(dāng)時(shí)可能已經(jīng)開始脫離泛大陸,但是不排除存在著陸橋的可能性。后期的暴龍類逐漸地變大,前肢也慢慢地縮短變小,大型暴龍類身體上的羽毛甚至也退化了。這種體表皮膚衍生物的變化在動(dòng)物界中有著現(xiàn)實(shí)的例子,比如,大象在幼年時(shí)期體表還有毛發(fā)存在,成年以后毛發(fā)就逐漸脫落消失了。根據(jù)生物體的比例效應(yīng),如果生物體形態(tài)不變,其體表面積變化速度遠(yuǎn)較長度變化速度快,其體積(或體重)變化速度又遠(yuǎn)較體表面積變化速度快。早期的暴龍由于個(gè)體比較小,其單位體積所對應(yīng)的體表面積比較大,散熱快,需要羽毛來保溫。而到了晚期的暴龍,體積已經(jīng)較其祖先有了極大的發(fā)展,羽毛也逐漸消失了。所以暴龍類羽毛從有到無的變化也正好對應(yīng)了暴龍?bào)w型從小到大的發(fā)展過程。
暴龍家族的演化在白堊紀(jì)最末期達(dá)到了頂峰,以霸王龍的出現(xiàn)為標(biāo)志。霸王龍之所以能夠成為地球歷史上最大的肉食動(dòng)物之一,可能是因?yàn)樗捎昧艘环N新的發(fā)育方式:它不僅具有更快的生長速率,而且快速生長期的時(shí)間也相對延長了。這種有關(guān)暴龍類演化歷史的假說僅僅是許多假說中的一種,其實(shí)還存在著許多其他可能的演化歷史。比如,有可能在侏羅紀(jì)中期的時(shí)候暴龍類已經(jīng)在地球上廣泛分布,隨后在各個(gè)大陸上獨(dú)立演化或者相互交流。不管怎樣,亞洲地區(qū)在暴龍類的整個(gè)演化歷史進(jìn)程當(dāng)中起著重要作用。從奇特的冠龍到長羽毛的帝龍,從我們了解甚少的鷹龍(Alectrosaurus)到龐大的警霸王龍(Tarbosaurus),這些屬種的發(fā)現(xiàn)一次又一次地提醒著人們:在暴龍類演化的各個(gè)關(guān)鍵時(shí)期,亞洲的暴龍類都扮演著重要的角色,暴龍家族的演化歷史有著濃厚的亞洲色彩。
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【責(zé)任編輯】龐云