化石揭示新疆哈密曾是翼龙乐园

天山哈密翼龙生态复原图，赵闯绘



汪筱林在新疆哈密野外工作已经十几个年头了，那里茫茫戈壁，寸草不生，杳无人烟，偶尔会见到一只不知从哪儿冒出的鸟，汪筱林会给它喂食喂水，那鸟也不怕人，就跟在汪筱林身边。每天在这里工作十几个小时，最好的午餐可能就是方便面了，而大多数时候吃的都是容易携带、不需要加热的馕饼，配上新疆的葡萄、哈密瓜，就是一顿不错的午餐。



汪筱林是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究员，从2006年开始，他每年都要在这儿工作两个月左右，这两个月是戈壁滩上最好的季节，没有夏天高达50多度的气温，也没有冬春两季呼啸的狂风。






汪筱林（图右）在野外工作现场。



在这个地方，汪筱林和他的团队抢救性的采集了一块化石标本，这块化石标本震惊了世界。本月，相关研究成果在《科学》杂志上发表。此次发现的标本由三块可互相连接的砂岩组成，出露面积3.28平方米，包含215枚已经暴露的翼龙蛋化石，总数据推测可达300枚。同时还有十余个翼龙的头骨和下颌，以及数量众多的头后骨骼。






这三块砂岩中保存了两百多枚翼龙蛋化石和一些翼龙骨骼化石。（来源：Wang et al. 2017）



此次发掘的翼龙蛋及骨骼化石属于天山哈密翼龙（Hamipterus tianshanensis），这正是汪筱林团队于2014发现的新物种。而这项最新研究，是继发现天山哈密翼龙之后，汪筱林团队取得的又一次突破性进展。



从1784年，人类第一次发现翼龙化石到这之前，200多年来，全世界一共仅发现11枚翼龙蛋，而此次发现的数量达到了过去总和的20多倍。其中，更有世界首次发现的三维状态下的翼龙蛋胚胎16枚，过去曾经发现的3枚含胚胎的翼龙蛋均为被压扁的二维形式保存。英国莱斯特大学翼龙学家David Unwin在接受媒体采访时，直呼“这个发现太令人羡慕了。”这次发现也被公认为是翼龙研究领域200年来最令人激动的发现。






人类首次发现三维立体保存的天山哈密翼龙胚胎化石（来源：Wang et al. 2017）



当《环球科学》的记者来到汪筱林办公室采访的时候，一进门便看到了地上、沙发上、桌子上放着化石、标本，俨然一个化石小仓库。这其中就有此次发现的翼龙骨骼，它们被标着号码整齐的放在盒子中。



翼龙化石缘何这么稀少？



翼龙是最早飞上天空的脊椎动物，比最早出现的鸟类早了大约7000万年，统治了地球的蓝天长达1.6亿年，直到6500万年前，在白垩纪末期的生物灭绝事件中彻底消失。白垩纪时期，鸟类已经出现，那个时候它们只能在翼龙的夹缝中生存。翼龙体型较大，繁殖能力强，在已经发现的翼龙化石中，最大的翼龙两翼张开后达10多米，如同一架小型战斗机。可能翼龙当时也想不到，为什么自己作为“空中霸主”会灭绝，而在夹缝中求生存的鸟类却生存至今。



翼龙常常被人们认为是一种会飞的恐龙，其实不然，翼龙与恐龙虽然有很近的亲缘关系，但是翼龙并不是恐龙，翼龙与恐龙的亲缘关系比黑猩猩与人类的关系还要疏远。



为了适应飞行，翼龙的骨壁变得很薄，内部也大多是中空的，这使得翼龙的化石非常稀少，并且大多不完整。《环球科学》记者在汪筱林办公室看到的翼龙骨骼化石，比较细长，其中最细的如同缝衣针。“全世界范围内翼龙化石都非常稀少，翼龙蛋和胚胎化石更是罕见。”汪筱林说。



翼龙伊甸园



在距今大约1.2亿年前的白垩纪，哈密地区有一个大型的湖泊，翼龙就生活在湖边，它们群居生活，蛋就产在湖边潮湿的淤泥处。翼龙蛋蛋壳是由一层薄的钙质外层和厚的壳膜内层共同组成的双层结构，与锦蛇的软壳蛋非常相似，为了保护翼龙蛋不被风吹日晒，在潮湿的湖边更适合它的孵化。






天山哈密翼龙生态复原图，赵闯绘



然而，高能风暴经过翼龙的巢穴，将翼龙蛋及不同大小、不同性别的翼龙带入湖中岸边，经过短时间漂浮聚集后，与被撕裂分散的翼龙遗体一起被快速埋藏，形成目前分散保存但非常完整的骨骼以及聚集在一起的大量翼龙蛋。“我们认为这些数量巨大的翼龙骨骼和翼龙蛋化石很可能经历了多次湖泊风暴事件。”汪筱林说。



这次的发现不仅有翼龙蛋，还有处于不同发育时期的翼龙化石，“我们这次发现有蛋、有胚胎、幼年的、亚成年的，雌的雄的都有，既有父母，又有兄弟姐妹，还有孩子，所以我们把它叫做翼龙的伊甸园。”汪筱林介绍说。“翼龙伊甸园”让科学家第一次有机会弄清楚翼龙究竟是如何发育的。在《科学》杂志上，同汪筱林团队研究报道一同刊发的评论文章称，此次发现对于理解翼龙的繁殖具有重大意义。



繁殖能力强，产蛋方式或似鳄鱼



新疆哈密是目前已知的世界上最大的翼龙化石产地，“我们认为这是世界上最大的翼龙分布区，”汪筱林说，“我们推测，当时几乎每平方米至少可发现一个翼龙个体。”可以想象一亿多年前，翼龙铺天盖地盘踞在空中的景象。






在3平方米的砂岩中，翼龙蛋及骨骼化石分布密集（来源：Wang et al. 2017）



在这样三平米的地方就有几百个翼龙蛋，可想而知几十几百平方米会有多少翼龙蛋，这说明翼龙的繁殖能力非常强。但是它产蛋的方式是怎样的？它是一次性产很多蛋？还是多次产蛋？如果一次产很多蛋，它的肚子如何装下这么多的蛋？另外，蛋壳是钙质层，产这么大量的蛋，翼龙会流失大量钙质，它的身体如何承受？



在发现了这样大量的翼龙蛋之后，还有更多的问题需要科学家解开答案。



汪筱林在观察与翼龙亲缘关系相近的鳄鱼时，得到了些许答案，翼龙与鳄鱼都有双侧输卵管，鳄鱼是一次产蛋，而且产蛋量很大，最多的时候一次能产六七十个蛋。它在一次产蛋过程中，每隔一会儿就会下两个蛋，如此往复，据推测，翼龙与鳄鱼的产蛋过程可能极其相似，不过更加具体的繁殖方式，还有待科学家进一步考证。



撰文 《环球科学》记者 李晓慧



相关论文：Wang, Xiaolin, et al. "Egg accumulation with 3D embryos provides insight into the life history of a pterosaur." Science358.6367 (2017): 1197-1201.