距今1亿年前后的浙江天台盆地,生存着多种恐龙:体长10多米的食草蜥脚类恐龙、比鸡稍大的食肉兽脚类恐龙、身上有甲片的甲龙、靠2条腿走路的鸟脚类恐龙……这是由浙江省水文地质工程地质大队和中国地质科学院完成,并于今年7月下旬通过评审的《浙江天台晚白垩世盆地与恐龙化石研究》的部分内容。据悉,《浙江天台晚白垩世盆地与恐龙化石研究》是目前浙江省在恐龙蛋、骨化石研究领域取得的最为全面、系统的研究成果,达到国内先进水平。
天台博物馆
内藏有上千件(枚)恐龙蛋、骨化石,是全国最大的恐龙蛋、骨化石收藏基地之一。
20多年间,大量恐龙蛋、骨化石出土,引起国家有关部门的重视
天台盆地发现晚白垩世地层中恐龙骨、蛋化石,业余地质爱好者蒋严根是一位重要功臣。1958年,蒋严根还在读书的时候,首次发现恐龙蛋化石。
1975-1978年
浙江省区域地质调查大队在开展1:20万仙居幅填图中,在天台地区测制赖家、清溪剖面时,分别于上白垩世“赖家组”确定了4个恐龙蛋和恐龙骨化石层位。“八五”期间,浙江省第五地质大队进行1∶50000天台幅区域调查,在测制国清寺剖面时,又找到了少量恐龙蛋化石。
1976-1978年,蒋严根参加天台县里石门水库北干渠工程施工时,过去见过的骨头(化石)碎片和石头蛋(蛋化石)陆续发现。由于当时知识缺乏,他只是在岩石表面的化石出露处做上标记,以便日后寻找,并把化石埋藏地点的情况告知一起工作的徐台陆。后来,徐台陆果然挖出一根较完整的骨头化石(可能是趾骨化石),于1981年送天台博物馆收藏。
1981年
北干渠施工经过国清寺门口木鱼山(茄湾山隧道)时,在离洞口约240米处,发现大量的蛋化石(当时还不能肯定就是恐龙蛋化石)。蒋严根告知天台县文管会,后由天台博物馆收集到几十只蛋化石。随着蛋化石的不断发现,蒋严根决定搞清是否恐龙蛋化石。他带着化石自费去南京大学做鉴定。经过鉴定,确认是恐龙蛋化石。1996年,“上三高速公路”(上虞区 — 三门高速公路)天台段工程开工。开山放炮致使大量的恐龙蛋化石出土。
1997年
“上三高速公路”(上虞 — 三门高速公路)桥下—三门段测量后即将开工。蒋严根一面向天台县政府领导报告;一面给中科院古脊椎与古人类研究所的赵资奎研究员写信说明情况,1997年10月5日,赵资奎研究员派人赴天台县实地考察后,写了一份“浙江省天台盆地恐龙蛋化石调查报告”。
1998年5月
中国地质科学院矿床所陈克樵研究员来天台作恐龙蛋与龙骨化石的野外地质调研工作,得到蒋严根的大力支持和帮助。回京后,陈克樵研究员给国土资源部领导呈送了“关于立项《挖掘研究天台县的恐龙蛋及龙骨化石》的建议报告”。国土资源部迅速批准了“天台盆地恐龙蛋和龙骨化石研究”的立项,并经浙江省地矿厅批准而予以实施。
古生态环境急剧恶化,导致恐龙灭绝
专家们通过对出土的恐龙蛋、骨化石进行研究,发现当时的天台是有湖、有平原的山间盆地,盆地内湖水碧波荡漾,盆地周边生长着大片大片的蕨类植物,枝繁叶茂,绿树成荫。在这一理想的古生态环境中,生存繁衍着种类较多的恐龙动物群,它们在湖岸沙滩下蛋,干旱炎热的沙滩可以使蛋自然孵化,这里成了恐龙的乐园。由于当时天台生态系统适合恐龙繁衍生息,它就发展、进化、繁盛,并且形成了种类较多的恐龙动物群。
到了晚白垩世晚期
(约6000万年前),古生态环境急剧恶化,导致恐龙渐渐消失而不复存在。专家们通过分析研究,提出了恐龙灭绝的3种可能原因:
一、晚白垩世中晚期恐龙铅中毒大爆发导致灭绝。研究表明:晚白垩世两头塘早期恐龙出现在天台盆地时已处于铅元素高含量环境中,恐龙吃草喝水,摄取铅量较多,久而久之,引发慢性铅中毒,至晚白垩世中晚期出现铅中毒大爆发。其症状表现在两个方面:一是恐龙蛋表面普遍出现病变;二是富集的成窝产出的保存完好的恐龙蛋,证明蛋壳内胚胎已病变,难以孵化,与铅中毒妇女死产率较高的症状非常相似。
二、行星撞击地球,引发灾变,造成恐龙灭绝。通过对出土的恐龙蛋化石进行研究,发现蛋壳和壳内层具有地球外物质特征的等元素异常,显示当时发生了行星撞地球事件。行星撞击地球时,地陷山崩,同时引发地震和火山爆发,使地内、地外岩石熔化蒸发,含大量有毒元素的有害气体笼罩整个地球大气圈、水圈和生物圈。遭行星撞击后,地球植物大量死亡,洪灾泛滥,气候突然变冷,生态环境急剧恶化,恐龙生存条件全部丧失而灭亡。
三、部分恐龙进化为鸟。根据对天台盆地以东发现的鸟化石进行的研究,专家推测这些鸟是由恐龙进化而来。研究表明,在正常环境下生存的恐龙,蛋的形态和结构已显示向鸟类演化之趋势。有的小型恐龙已出现特殊的构造,前肢和尾部出现羽毛状物等特殊的皮肤覆盖物,它们的生活从地面向空中发展,冷血动物已向温血动物变化,恐龙已鸟化。许多原始的鸟化石往往被鉴定为小型恐龙,显示二者具有许多相似特征。当灾难环境出现时,这些具有特化性能的恐龙,可向树上觅食,避开地面洪灾,温血和羽毛可适应比较寒冷的气候,与体型庞大的恐龙比较,适应能力更强,生存空间更大,无疑是恐龙中的进步分子。当大批恐龙绝灭之时,这些进步分子继续特化,演变为鸟类。
加强对天台恐龙化石的保护和开发利用
在天台中西部已知的44个恐龙蛋、骨化石分布点,是群众在农耕、建房平地基和“上三线”高速公路天台段修建中发现的,实际分布应大大超过这些地方。由于目前没有先进的技术和设备直接进行探测,所以没能搞清准确、具体的分布点数量。
已发现的恐龙蛋化石有巨型长形蛋、长形蛋、树枝蛋、国清寺树枝蛋、椭圆形蛋、石咀湾副圆形蛋、二连副圆形蛋、圆形蛋、蜂窝蛋等9种类型蛋化石。有蜥臀目食肉兽脚类恐龙、食草大型恐龙、鸟臀目甲龙科恐龙等,既有骨骼实心的原始类型,又有骨骼中空较进化的虚骨龙恐龙。中国地质科学院矿产资源研究所研究员陈克樵教授认为,天台恐龙蛋、骨化石有以下四大特征:一是恐龙蛋、骨化石资源分布范围广,二是恐龙蛋、骨化石埋藏量大,三是恐龙蛋、骨化石共生埋藏点多,四是研究表明晚白垩世天台盆地有种类比较齐全的恐龙动物群。而在国内外的其它恐龙蛋、骨发现地,几乎没有一个地方同时集这四大特征为一体。
董枝明教授认为
中国科学院古脊椎古人类研究所专家、国际恐龙协会亚洲理事董枝明教授是研究恐龙的专家,有“龙王”的美称。通过对天台县的实地考察,董枝明教授认为,天台恐龙蛋、骨化石种类之多,分布之广确属罕见,通过恐龙蛋、骨化石,可以研究恐龙如何生存繁衍、如何灭绝,可以了解古气候、古地理情况;同时,对于研究提取恐龙的遗传基因(脱氧核糖核酸)有着重要价值,它是珍贵的科学研究材料。世界各地非常重视保护这一地质遗迹和恐龙蛋骨化石资源,仅中国就建有多处自贡恐龙博物馆,如:四川自贡恐龙博物馆、云南禄丰恐龙博物馆、诸城市恐龙博物馆、内蒙古自治区有二连恐龙博物馆、常州市中华恐龙博物馆。天台作为在国内外有一定知名度的国家级旅游风景名胜区,在加大保护这一独特古地质遗迹的同时,要想方设法吸引更多的专家到天台来研究恐龙蛋、骨化石,充分发挥其科研价值。
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林研究员课题组近期在浙江天台盆地双塘、桥下、酒厂等多个地点的赤城山组一段发现十几枚蛋化石的蛋壳结构非常特殊,与目前已知的恐龙蛋类型明显不同,研究后认为是恐龙蛋新蛋科化石。11月2日《科学通报》第57卷31期以封面文章形式刊登了该项研究成果。这一新的恐龙蛋类型的发现不仅有助于进一步了解天台盆地晚白垩世早期恐龙蛋类群的完整面貌,而且也为探讨白垩纪恐龙蛋壳结构的形成与演化提供新的资料。
浙江天台盆地是我国恐龙蛋富集和研究的热点地区之一,自1958年发现恐龙蛋化石以来,目前已发现了数量众多、种类丰富的恐龙蛋、龟鳖类蛋以及恐龙骨骼等化石。
研究人员依据新发现恐龙蛋化石个体较小,近圆形,蛋壳柱状层由内层、中间层和外层3层结构组成,其外层发育石笋状或珊瑚状排列的次生壳单元等特征,建立命名了2个新蛋属:始丰石笋蛋(Stalicoolithus shifengensis)和石嘴湾珊瑚蛋( Coralloidoolithus shizuiwanensis)。
始丰石笋蛋、石嘴湾珊瑚蛋和发现于广东南雄的艾氏始兴蛋( Shixingoolithus erbeni)共同具有一些区别于已知其他蛋类的形态和蛋壳显微结构特征,如蛋化石圆形或近圆形,个体较小,蛋壳厚度较大,蛋壳锥体层非常薄,柱状层可分为内层、中间层和外层3层结构,柱状层外层由大量的石笋状或珊瑚状次生壳单元组成,以及管状不规则的气孔,其中发育次生的壳单元等。研究人员认为它们代表了一新的蛋科,命名为石笋蛋科(Stalicoolithidae)。
蛋壳的显微结构特征不仅具有非常重要的生物学意义,同时也可以充分反映蛋壳形成的机制。石笋蛋类蛋壳中大量发育的次生壳单元说明在蛋壳形成的过程中,卵壳膜纤维和钙质壳单元是同时分泌形成的,这一形成机制与网形蛋类、蜂窝蛋类等相似,但其紧密排列的壳单元又明显地不同于以上这些类型,而与长形蛋类、棱柱形蛋类和椭圆形蛋类等相似。研究人员认为这可能是蛋壳演化过程中的一种趋同现象。
研究人员推测,石笋蛋类的蛋壳形成过程主要包括3个阶段:(1)蛋壳形成初期,输卵管首先分泌大量的卵壳膜纤维,在这些纤维聚合处形成一些排列较为紧密的晶核中心,成为钙质壳单元生长的起点;(2)随着壳单元的生长,卵壳膜纤维也同时分泌,不过在蛋壳的中部,壳单元排列较为紧密,只是在气孔中卵壳膜纤维聚合形成新的晶核中心,发育次生的壳单元;(3)蛋壳形成后期,输卵管分泌大量的卵壳膜纤维形成新的晶核中心,发育大量的次生壳单元。
文章第一作者王强博士说,“石笋蛋类群的发现不仅丰富了恐龙蛋化石类型的组成,而且其特殊的蛋壳结构也代表了一种新的蛋壳生长和形成模式,说明其蛋壳的形成机制与早期发现的恐龙蛋类型之间有着明显的差异,这将为进一步讨论包括恐龙蛋在内的羊膜卵钙质蛋壳的形成与演化提供更多的借鉴”。
该项研究获得了国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、国家重点基础研究发展计划和中国科学院脊椎动物进化系统学重点实验室开放课题研究基金的资助。