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悟空翼龙填补缺失一环(上)

汪筱林 蒋顺兴 程  发表于 2018年06月21日

意外的发现,拨开翼龙演化的神秘一角

200610月,笔者带领科考队在辽西地区进行热河生物群地质考察时,意外发现了一件“奇特”的翼龙化石。当时这件标本保存得非常不好,不但断裂成10多块碎片,而且赋存化石的黑色页岩还从中间劈开成正负两面,破碎的骨骼分别粘结在岩石的两侧,除了几节颈椎、一段尾椎和几枚牙齿外,几乎很难辨认出其他完整的骨骼。但是根据加长的颈椎和长长的尾巴,以及牙齿的形态,我们判断这一翼龙化石非同寻常,因为它同时具有长尾的喙嘴龙类和短尾的翼手龙类两大翼龙类群的骨骼特征。难道这块“奇特”的化石就是古生物学家们苦苦寻觅已久的翼龙进化史上的缺失环节?

按照传统的分类方法,古生物学家一般将翼龙分为两大类群:一类是较为原始的具有短颈和长尾等特征的喙嘴龙类,这类翼龙出现于晚三叠世,并在侏罗纪达到鼎盛,又在晚侏罗世或者早白垩世消失;另一类是较进步的具有长颈、短尾等特征的翼手龙类,它们出现于晚侏罗世,并贯穿整个白垩纪,最后和恐龙一起消失在6500万年前的白垩纪末期地球生物大绝灭事件中。

喙嘴龙类与翼手龙类分别代表了原始和进步的翼龙类群,它们在形态特征上有一些明显的差别,有些形态特征在两大类翼龙类群中正好相反出现。

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喙嘴龙类和翼手龙类骨骼线条图。两大类群最明显的形态特征差异分别用颜色显示。

 

喙嘴龙类的上、下颌一般都具有牙齿,鼻孔和眶前孔分离形成两个单独的孔,枕髁指向后方,方骨相对垂直,颈椎及翼掌骨都较短,具颈肋,第五脚趾长,绝大部分都是长尾的。翼龙类群化石在意大利晚三叠世和德国晚侏罗世海相沉积中有大量发现,尤以德国南部索伦霍芬灰岩中保存的化石最多。在喙嘴龙类中,仅有蛙嘴龙类这一特殊的翼龙类群尾巴比较短,它们的尾巴不像其他喙嘴龙类那么长,但却具有喙嘴龙的其他形态特征。近年来的研究显示,蛙嘴龙类是最原始的翼龙类群,我国内蒙古宁城道虎沟发现的热河翼龙和辽西北票义县组发现的树翼龙就是这类翼龙的代表。

翼手龙类的牙齿一般分布在上、下颌的前部或吻端,在数量上呈现多样化趋势,有的种类牙齿完全退化消失,如晚白垩世的无齿翼龙类等(我国热河生物群发现的中国翼龙属于无齿翼龙),有的种类牙齿却多达成百上千枚,如欧洲发现的梳颌翼龙和阿根廷发现的南方翼龙等。翼手龙类的鼻孔和眶前孔愈合为一个大的鼻眶前孔,枕髁指向后下方,方骨相对水平,颈椎和翼掌骨都较长,一般不具有颈肋,第五脚趾退化或消失,短尾。翼手龙类的化石在我国大量发现,尤其在辽西早白垩世湖相热河群沉积中保存精美完整,在南美巴西也有大量发现。

翼龙和恐龙都属于爬行动物,但是翼龙又是会飞的爬行动物,也是最早飞向蓝天的脊椎动物,在地球上曾经极为繁盛。它们是一代奇特而神秘的空中霸主,最终又神秘灭绝,这中间有太多的谜需要古生物学家去发现和破解。其中最令人困惑的两个谜就是翼龙到底是由什么动物进化而来的?喙嘴龙类又是如何进化到翼手龙类的?古生物学家猜测翼龙是由一种槽齿类爬行动物进化而来的,不过至今还没有找到这类槽齿类与翼龙之间的过渡类型。根据喙嘴龙类和翼手龙类的骨骼形态对比,大部分古生物学家认为翼手龙类是从某种喙嘴龙类进化而来,虽然人们都相信这样的演化关系,然而自居维叶1801年研究第一件翼龙化石并确认其为飞行爬行动物的200多年间,古生物学家只发现了分别属于这两大类群的翼龙化石,却一直没有找到任何中间过渡类型的化石。

那么,我们发现的这块“奇特”的翼龙化石,是古生物学家们寻找了200年的“缺失的一环”吗?

 

初识庐山真面目,以腾云驾雾的孙悟空命名

这件破碎的化石,经过中国科学院古脊椎动物与古人类研究所技术室李玉同高级工程师半年多时间的精心对接、正负面粘结和专业修理,它竟然是一件几乎完整的小型翼龙化石骨架。

汪筱林等与巴西古生物学家亚历山大·凯尔纳(Alexander Kellner)合作研究,确认它具有如下骨骼形态特征:前两对前颌齿突出于齿骨之外;上颌两侧各有至少16颗钉状牙齿(这与一些古翼手龙超科相似);轭骨的上颌支长、前端呈夹板状;方骨向后倾约120°;颈椎较任何已知的非翼手龙类加长,翼掌骨的长度约为第一翼指骨长度的一半(与翼手龙类相似);第五趾第二趾节强烈弯曲,近端与远端间的角度约75°。最为奇特的自然是一些喙嘴龙类的原始特征(如长尾和发达的第五脚趾等)和一些翼手龙类的进步特征(如牙齿在吻端、长的颈椎和相对较长的翼掌骨等)都同时出现在这一件标本上了。


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悟空翼龙生态复原图

 

200911月,中巴两国学者在《巴西科学院院刊》上发表了对这一翼龙化石的研究成果,并命名为李氏悟空翼龙,其属名以我国著名的古典小说《西游记》的主人公孙悟空命名,种名赠予化石修理者李玉同先生。在详细的形态学和系统发育研究的基础上,还据此标本建立了一个全新的翼龙分类单元—悟空翼龙科。以能腾云驾雾、一个筋斗能翻飞十万八千里、会七十二变的火眼金睛孙悟空来命名这一我国发现的重要翼龙类群,当之无愧!

 

(本文发表于《科学世界》2011年第4期)


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