互动科普

谁屠杀了马达 加斯加的恐龙

一具恐龙尸体朝左侧静卧，头颈伸向骨盆——这是典型的死亡姿势。它的前后肢骨依然保留在正常的生理部位。尽管前后趾骨零乱散落，但多数骨骼仍保存完好，并可相互拼接。头骨骨片稍稍脱节，但依旧保留在原来的位置上。奇怪的是，它的尾椎尖端骨节却整体失落，不见踪影。更多的动物尸骸横七竖八地躺在附近，姿势各异：一些相当完整；另一些则仅存一块头骨、肩胛骨或者单侧肋骨。这些不幸的动物究竟是就地死亡，还是死后被集中到这里？是同时死亡，还是陆续走上不归路？凶手究竟是谁？

2005年夏天，马达加斯加西北部，因遍布“威尼斯”红土壤而得名的大红岛（Great Red Island）上，这个巨型坟场从远古地层中逐渐显露出来。上述问题一直萦绕在参与发掘的考察队员脑中，这支考察队由马达加斯加和美国的古生物学家及地质学家组成，我们也有幸参与其中。随着发掘工作的深入，一些信息初现端倪，激发了我们的兴趣：这可能是一个振奋人心的发现！那么，我们是如何开始着手调查的呢？

根据发掘的年份和该地区化石产地的发现顺序，我们把这一地点命名为MAD05-42。随后，我们开始鉴定这些死亡动物的物种。根据我们在该地区其他地点的挖掘发现，我们很快就辨识出，这里的大多数遗骸分属于不同种类的恐龙。

在马达加斯加西北部，MAD05-42并不是唯一的恐龙坟场。过去10多年来，我们在偏远的贝里沃特拉村附近的半干旱草原上进行地质调查，多次发现过这样的场景：动物遗骸层层叠叠地埋藏在一起，不论大小老幼，构成壮观的尸骨层（bonebed，即含有动物骨骼化石的地层）。现在，当我们着手在MAD05-42坟场搜寻真凶之际，难以抑制内心的好奇：为什么这里会有如此多的尸骨层，为什么它们会保存得如此完好？

坟场发掘

马达加斯加MAD05-42恐龙坟场中的恐龙和其他动物，都死于7,000万年前，比6,500万年前发生的那场全球性生物大灭绝事件还早了几百万年。这些动物并非死于同时，而是在一段时间内陆续死亡的。

这些骨骼化石早已失去肉身，仅余枯骨，因此现代验尸技术在这里毫无用武之地。我们不得不求助于地质定年技术和现场的埋藏学（taphonomy）调查，梳理蕴藏在这些骨骼和岩石背后的线索。特别是现场的埋藏学勘察，可以充分探究生物机体由生到死的历程。

把这里命名为MAD05-42之后，我们开始着手从岩石中发掘这些骨骼，用小铲和锤子去除表面的沉积物，再用牙钩和纤细的小刷剥露出化石骨骼。做这一切的时候必须小心翼翼，尽量避免损坏这些松脆的骨骼表面。等骨架完全显露以后，再对它们的准确位置进行描绘和拍摄，将有价值的空间位置关系全都记录下来。随后，我们用固化胶浸透这些松脆的骨骼，外面罩以麻布和石膏外层加以保护。等石膏固化成型后，再将骨骼编号登册，打包运送到美国的实验室，在那里精心清理骨骼上的残余沉积物，搜寻留在骨骼表面的蛛丝马迹，找出凶手。

在化石发掘现场，我们确定这些尸骸被保存在一层独特的沉积岩（sedimentary rock）中，该岩层被称为Maevarano组（Maevarano Formation，这里的“组”即指岩组，岩石地层的基本单位）。众所周知，在距今6,500万年前的K/T界线（也就是白垩纪／第三纪界线），除鸟类以外，恐龙和多数其他动物经历了一场全球性生物大灭绝事件。Maevarano组的层位比K/T界线还低了几十米，意味着它的年代更为古老。具体来说，我们发现恐龙尸骸的地层比大灭绝所在的地层低了44.5米，比Maevarano组的顶部界线则低了14.5米。Maevarano组下方的地层中存在着火山矿物，对它们的放射性衰变年龄所作的测定表明，这些地层的年龄大约为8,800万年。Maevarano组的上方和内部岩层之间出现的海相沉积岩（marine sediment），是在该岛西海岸海水不断升降的条件下沉积而成的。这些沉积岩中包含了介壳类生物和单细胞微生物的化石。根据其他地区对这些生物化石所作的年代测定，它们出现的时间接近白垩纪末期，但并未完全达到白垩纪末期。所有关于时间的证据都表明，MAD05-42出土的恐龙大约死于7,000万年前。这些恐龙的死因与白垩纪／第三纪全球性生物大灭绝无关，因为那场灭绝事件是在几百万年后才发生的。

埋藏学分析也有助于我们的调查研究。埋藏学勘察可以检查骨骼的形变（确定骨骼是否经受过燃烧、折断或啃咬）、尸体遭受的破坏（被食腐动物或食肉动物肢解，或有选择性地掠走某些部位）、埋藏史（尸体埋藏方式和后期埋藏变化过程）。从本质上讲，骨骼变成化石的过程，也属于埋藏学的研究范畴。

这里的埋藏学证据显示，埋藏在MAD05-42坟场的动物是在一段时间内陆续死亡的，这个过程可能长达几周到几个月。这里的尸骸呈现出不同的死亡形态：一部分尸骸基本完整，保持着原始的死亡姿势；一部分尸骸则遭到肢解，骨骼四处散落——这种肢解过程绝不可能是在瞬间发生的；一些骨骼保存完好，另外一些则经历过深度风化和表面降解过程。如果同一尸骨层的动物死于不同时间，我们通常就会用“平均时间”来描述死亡时间，并采用埋藏学证据来评估首次死亡和末次死亡的时间跨度。虽然我们尚不能确定MAD05-42坟场的死亡事件究竟持续了多久，但毫无疑问，这些死亡事件并非同时发生。

犯罪现场

远古时期，马达加斯加曾经漂离非洲大陆，后来又重返非洲。这一7,000万年前的死亡事件发生时，那里很可能深受亚热带气候影响，旱季和雨季交替出现：要么赤日炎炎、干旱持续不去，要么暴雨横行、河流泛滥、泥沙俱下……

马达加斯加大陆的地质历史，为我们求证这些恐龙的死因提供了重要线索。2.5亿年前的中生代伊始，马达加斯加位于泛大陆（Pangaea超级大陆）的南半部，冈瓦纳大陆（Gondwana）的中心，夹在非洲和印度之间，南端毗邻南极洲。不久后，地质构造活动引起岩石板块大规模重组，到了侏罗纪晚期（1.6亿年前），马达加斯加从非洲大陆分裂出来，由印度板块拖曳着向南漂移。到了白垩纪晚期（8,800万年前），远离非洲大陆400公里的马达加斯加，又渐渐漂离了印度次大陆和南极洲板块，与非洲板块重新拼接起来，最终形成了现在这个位于印度洋上的世界第四大岛屿。

与非洲板块重新拼接后，马达加斯加向北漂移。大约在7,000万年前，当那些恐龙纷纷死亡时，马达加斯加北部仍在南纬30度线附近，距离南回归线还有很远一段距离（现在南回归线则贯穿马达加斯加南部）。当时的马达加斯加很可能受到亚热带气候模式的影响。如今全球的沙漠和半沙漠地带，大部分都位于南、北纬15~35度之间的狭长区域内，这一干旱区域的形成是大气环流（atmospheric circulation）模式（即哈德莱环流，Hadley cell）影响的结果。大气环流在赤道附近摆脱湿气后，驱动干燥的热气团向地面沉降，气流沉降形成的高压带常常会阻止降雨，但是，降雨不来则已，一来就异常猛烈。

晚白垩世Maevarano组的沉积岩特征，为这种半干旱、季节性变化的特点提供了有力证据。最明显的就是氧化的红色古土壤（paleosol），以及其中保存完好的、垂向生长的植物根系模铸构造。在现代，这种垂向生长的根系通常出现在已经适应了干旱环境的植物身上，帮助它们从地表深层吮吸湿气和营养物。此外，保存在Maevarano组岩层中的多数植物根系遗迹，要么表面包裹着碳酸钙（calcium carbonate）硬壳，要么点缀着不规则的碳酸盐结核（carbonate nodule）。而在现代，富含碳酸钙的氧化土壤更容易出现在半干旱及干旱地区，因为那里的水分会快速蒸发和流失，降水难以向深层沉降。

这一区域的其他沉积岩，则是在富含泥沙的浅水河流中沉积而成的，带有典型的亚热带气候特征，清晰地指明当时的水流很可能根据季节而急剧涨落。河水流动时，常常在下游形成流动波痕和丘状堆积，形成地质学家所说的单斜交错层理构造（cross-stratification）。

毫无疑问，恐龙及许多其他动物经常出没于河边，饮水、觅食或避难。MAD05-42挖掘坑的骨骼确实散布在这样一条古河道中。那时的河流时而干涸，时而汹涌不息、泥沙俱下。我们自然将注意力集中在这些泥石流沉积层中，它们很可能在我们的故事中扮演着重要角色。

鉴定真凶

在晚白垩世的某段时间里，多种动物先后死在这里。它们并非死于某种捕食者的狩猎，也非死于疾病，更非死于地震、洪水和大火等突发性事件。经多方排查，调查人员终于锁定了一个无形的凶手：干旱。

导致单个动物死亡的因素数不胜数，想在化石记录中找到明确的一种，可能性微乎其微。但是，能够导致如Maevarano组中动物大规模集群死亡的因素却寥寥无几。为了进一步排除其他可能性，锁定唯一的真凶，我们重新检视了发现的埋藏学证据。马达加斯加地区的尸骨层中，通常保存着分属于不同物种的动物骨骼，如在MAD05-42挖掘坑里就保存有多种恐龙的化石，而在MAD93-18挖掘坑（见第61页框图），保存的动物物种就更加丰富，含有鱼、龟、蛇、鳄、鸟类和哺乳类动物，还有3种不同的、具有鸟类特征的恐龙。可见，凶手根本不管这些动物在大小、老幼、类群或习性方面的多种差异，统统加以杀戮。这一事实足以排除捕食者（如肉食性恐龙或鳄类）的作案嫌疑，因为现代捕食者通常都以特定的动物作为捕食对象，不会对所有物种都“一视同仁”。

也没有任何证据显示动物群体中爆发过疾病（尽管从骨骼化石中获得疾病的证据本来就很困难）。由于这些动物的死亡时间各不相同，一些突发性灾难，如地震、洪水或大火等，也不可能成为嫌疑对象。不管这位神秘杀手是谁，它都是在这些动物自愿来到河边之后，再逐一实施袭击。我们手上的其他证据也确凿无疑地显示，杀手以同样的手段，在不同的地点，接二连三地实施攻击。

所有的证据都指向了唯一的疑凶——干旱。在干旱和季节变化明显的亚热带生态系统中，这种可能性的确存在。可以想象，动物聚集在逐渐干涸的河床上，也许围绕在残存的水洼周围，随着饮用水源和食物的日渐消失而一一倒毙。在今天的非洲和澳大利亚内陆部分地区，这样的情景仍随处可见，致命的干旱往往驱使动物们聚集在残存的生存资源周围。日渐缩小的水源为成千上万的动物保留着最后一线生机，然而长期的干旱，让羁绊在这里的动物最终难逃一死。尸体在这些地方日积月累，自然形成了“死亡地带”。

现代由干旱引起的动物死亡案例可以佐证，Maevarano组骨层中动物的最终死因也是多种多样的：脱水、酷热、营养不良，甚至可能因为水源遭到污染而中毒身亡。实际上，我们还找到了有力的证据，说明这些吸引动物聚集的死水环境曾经导致过藻类爆发。在保存骨骼的岩石中，美国东田纳西州立大学的白垩纪孢粉专家迈克尔·扎瓦达（Michael Zavada）分离出了藻类孢子（见第64页下图）。但是，这些孢子能否作为有毒藻类爆发的证据，尚有待进一步确证。

然而，这些动物躯体究竟是如何保存下来的？为什么多数骨骼又保存得如此完好呢？生物残骸暴露于地表，往往保存状况极差。食腐动物的撕咬，烈日的无情暴晒，即使最大的骨骼也会缓慢变白、龟裂，最终化为尘土。动物死亡后被快速埋藏，尸骸才能以化石形式长期保存，这样的情况罕如凤毛麟角。事实上，对化石形成过程的争议一直存在，快速埋藏只是防腐的关键条件之一。

我们这些研究化石的人是幸运的，因为一种非常有效的埋藏过程与这些致命气候如影随形。干旱气候周而复始地在干涸的河床上留下累累尸骸，当雨季卷土重来，河水带着泥沙奔涌而下的时侯，因大雨侵蚀而引发的黏稠泥浆汹涌倾泻而下，把动物尸骸包裹起来。马达加斯加恐龙骨骼埋藏处的沉积物特征，恰好反映出这种特殊泥浆流的特征：水和沉积物相互裹挟，如同融化的塑胶一样，稳步向前流动。即使在今天，这种大规模的泥石流现象也时有发生。2005年，在危地马拉，由斯坦飓风形成的暴雨所引发的致命泥石流，就是例证。

一次次的致命干旱为这些动物敲响了丧钟，厚重的泥沙奔涌而下，覆盖了这些尸体和散落的骨骼。无论是几分钟前刚刚断气，还是已经死了几个月的动物，统统被严密地包裹和保护起来，永久埋葬在沉积岩构成的坟墓中。7,000万年以后的今天，这片墓地才被掘开，为我们讲述了这段惊人的故事。