作者:胡珉琦 来源:中国科学报微信公众号 发布时间:2023/9/7 12:34:55
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三年挖呀挖,他终于带着第一块“亲生”化石上《自然》

 

文 | 《中国科学报》 记者 胡珉琦

在研究鸟类起源和早期演化,尤其是中生代鸟类是如何从恐龙演化而来的这一领域,中国科学院古脊椎与古人类研究所(以下简称古脊椎所)研究员王敏是十分“高产”的一位。

从2014年正式开展科研工作至今,他先后参与命名的原始鸟类约占全世界目前已知中生代鸟类属种的1/3。其中就包括了2015年被《科学》的评述文章评价为“近10年来有关鸟类早期演化研究中最重要的发现”的“弥曼始今鸟”,还有2019年登上《自然》封面的膜质翅膀恐龙——“长臂浑元龙”。

9月6日深夜,王敏发表了自己团队与福建省地质调查调查研究院(以下称福建地调院)合作完成的第二篇《自然》论文,报道了世界上侏罗纪最晚期、地理位置最南的鸟翼类恐龙——奇异福建龙,还建立了距今1.48–1.5亿年前的陆相生物群“政和动物群”。

而在王敏心里,奇异福建龙也一跃成为了他的“最爱”。理由是,这是他职业生涯里第一块带领团队在野外亲手敲出来的重要化石。

为了这块化石,过去并没有长期野外定点挖掘经验的王敏,不断游走在“失控”的边缘。一头是作为领队的职责所在,一头是完全无法预期的发掘现场,习惯了跟自己较劲的他,却不得不向时间低头。

奇异福建龙和政和动物群生态复原图(赵闯绘制)

大海捞针,天降神运

“快回山上来,我找到‘好东西’了!”

“先拍张照片给我。”

“不行,你自己上来看!”

电话那头,古脊椎所技术支撑苗嵩神秘兮兮的,就是不肯告诉王敏到底发现了什么。历经三年,累计发掘 200多天,一根鸟骨头都没找见的王敏差点炸毛。

2022年10月23日的午后,福建大山里日头当空,刚下到山脚就被一通电话叫了回去。王敏拿着地质锤,边往上爬,边跟同事吐槽,“这要不是个鸟或者恐龙,我就用锤子‘敲’他”。

半小时后,王敏站在一个近4米深的土坑里,手捧一块黑不溜秋的化石,笑得像个孩子。

这块黑色碳质页岩上面,清晰地刻着一具鸟类尸体的印痕。

古脊椎所和福建地调院联合考察队发现奇异福建龙正型标本(王敏供图)

在全世界范围内,侏罗纪的鸟类化石犹如“稀世珍品”,数量极少,它们对鸟类起源、关键形态和生物学特征的演化至关重要。

在此之前,唯二的发掘点,一个是我国北方著名的燕辽生物群,另一个是发现始祖鸟的德国索伦霍芬。如今,福建政和则成为了全球第三个存在侏罗纪鸟类化石的地点。

不仅如此,这个发现于王敏而言还有着特殊的意义。

“过去许多重要标本来到我面前,都是打好石膏、做好支撑,或是围岩已经清理干净的,唯独这一块是野外的原始状态,好比‘亲生的孩子’,一定是最喜欢的。”在一个古生物学者的职业生涯中,若是没有亲自挖出一块重要的标本,总是有些遗憾的。

其实,就在一周之前,这个化石点还被当地老乡的一片栗子树覆盖着,王敏团队之所以能在福建深山里找到它,要得益于福建地调院几十年积累的地质调查成果。

早在上个世纪50和70年代,福建省就分别启动了1:20万、1:50万区域地质调查工作,持续至今,确立了各时代的地层层序,其中就包含了晚侏罗纪的地层,并在霞浦、政和等地找到了诸如真骨鱼类、龟鳖类的碎片化石。

直至2020年,福建上杭发现了目前中国多样性最高的晚白垩世恐龙足迹群之一。同年,古脊椎所研究员尤海鲁与福建地调院在省内开始了恐龙化石的调查工作。

2021年10月起,王敏带着野外团队和福建地调院在多个晚中生代盆地开展大规模野外发掘,起初是在霞浦地区,每次一呆就是四五十天,他们发现了大量鱼类、两栖类、龟鳖类等脊椎动物化石,但却迟迟未见恐龙和鸟类的踪影,团队士气直线下降。

一年后,王敏团队转战政和山区,在福建地调院前期摸排中发现的一些零星的小露头旁进行定点挖掘。犹如“天降神运”,这件鸟类标本竟然在发掘工作正式开展的第一天就现身了。

唯一遗憾的是这件标本并未保留头骨,沉浸在惊喜中的王敏希望一鼓作气,找到更多的证据。可事与愿违,直至2023年4月,团队再也没有发现新的鸟类或者恐龙化石。

今年春天,福建的雨季格外扰人,被雨水浸泡的地层坡面和石板根本无法识别线索,所以团队要花费大量时间每天给化石坑抽水,待其干燥。就在野外焦灼等待的过程中,王敏和团队最终完成了论文定稿,忐忑地投给了《自然》编辑部。

奇异福建龙发掘地(王敏供图)

“七拼八凑”、长着大长腿的小怪物

结果证明,头骨信息的缺失并不妨碍学术同行对这件鸟类标本重要性的判断。

有关鸟类的起源和演化,长期以来都是演化生物学讨论的重点。鸟类至少在晚侏罗世就和非鸟类兽脚类恐龙(以下称“兽脚类恐龙”)发生分化,独立成为一支,叫做鸟翼类恐龙。在侏罗纪晚期,最著名的鸟翼类恐龙就是距今约1.6亿年的近鸟龙和距今约1.5亿年的始祖鸟,它们和现代鸟类有着共同的祖先。

依据系统发育分析显示,距今1.48亿–1.5亿年的奇异福建龙是从近鸟龙家族分异出来的一支。它的出现,填补了始祖鸟与早白垩纪出现的大量鸟类在时间上长达三千万年的空白。

在这段长长的历史中,演化这只“看不见的手”又幻化出了怎样的“鬼斧神工”?

王敏直言,奇异福建龙的形态至今都让他觉得不可思议。

“它的前肢与始祖鸟相似,腰带的耻骨和坐骨又分别具有伤齿龙类和近鸟龙的典型特征。这就相当于我们把和鸟类关系比较近的恐龙或者鸟翼类的部分结构打散,重新拼出了一个动物。”

更夸张的要数它的后肢。王敏解释,所有兽脚类恐龙的大腿都比小腿更长,而鸟翼类在演化过程中,虽然小腿逐渐变长,但增加程度有限,可奇异福建龙的小腿却达到了大腿长度的两倍,这在已知的中生代恐龙和鸟类中绝无仅有。

在过去的研究中,古生物学者们认为,从恐龙向鸟类演化,适应树栖是“主调”。而适应树栖生活最重要的特征就是重心要稳,因此小腿不能过长。

反观演化晚期出现的现代鸟类,那些长着大长腿的鹤、鹳、鸵鸟,它们要么是涉禽,要么在陆地上的奔跑能力很强。因此,这项研究提出,奇异福建龙是一类很特别的善于奔跑的,或者生活在水边的小型兽脚类恐龙。

“这样的生活习性完全区别于学界关于鸟类起源伊始生态习性演化的认识。”王敏强调,奇异福建龙的发现增加了原始鸟翼类的生态多样性。

奇异福建龙正型标本,分支系统树和古地理图(王敏供图)

野外工作是一场修炼

在政和,奇异福建龙固然是“主角”,但古脊椎所和福建地调院还发现了大量保存完好的爬行动物,包括水生/半水生的龟鳖类、离龙类,从世界范围来看,这些侏罗纪晚期的化石记录都是不多见的,且与燕辽生物群的物种组成有显著的差异。

正是基于如此高的化石丰度和多样性,以及确切的年代学框架,研究人员将其命名为“政和动物群”,这也是目前全球已知侏罗纪最晚期、地理位置最南的保存有鸟翼类的动物群。

“政和动物群”的发掘工作正徐徐展开,而纵观福建省,还有大量中生代的小盆地有着发掘潜力。对王敏团队来说,一个新的中生代的动物世界正等着他们去探索。这也意味着,王敏要带队花更多时间在野外。

在老一辈科学家的努力下,燕辽生物群有着很长的化石发掘和保存历史,因此,年轻人对它们的研究多是在办公室里完成的。在野外一呆就是一两个月的日子,脱离了王敏过去的经验。

一直以来,王敏习惯了在这个钢筋水泥的城市里,过着极其自律的生活。严格的作息,节制的饮食,规律的运动,工作目标明确,一切按计划行事,他的字典里从来没有拖延二字。

这些年,学术成果的积累让他对这个研究领域更有信心,但他也时常为逐渐到来的科研平台期以及如何寻求突破,感到焦虑。面对王敏的自我施压,有时甚至会让合作者因为跟不上他的节奏而感到紧张。

然而,两年多的野外定点发掘,似乎不断在向他的计划性和掌控感发出“挑衅”。化石本身的稀少和发掘的偶然性,会让努力被迫掩埋,“事与愿违”成为工作的常态。情绪则会随着变化莫测的发掘状况起起落落,就像坐过山车一般。

王敏讨厌这种失控感,却又不得不面对。有时,在同一个地点连续几天都一无所获,作为领队的他沮丧得一整天都不说话,这时,同事们会自觉离他远一点;还有时,整个团队都陷入找不到化石的低气压中,看什么都不顺眼,于是,一场莫名其妙的争吵一触即发……

回忆这段日子,王敏很感谢他的合作团队,“大家的成长背景、生活方式和习惯都不同,年龄跨度也很大,特别是野外经验丰富的同事,总是不露声色地调节着大家的情绪和团队氛围”。

福建的伙伴们习惯晚饭后来一壶清茶,天南地北说着故事,白天的压力也就消解在了唇齿间;在霞浦海边,他们喜欢买上一堆海鲜,煮一锅嘌呤极高的海鲜火锅,满足口腹之欲,何尝不是为了吃出好心情……而这种松弛感很难在王敏身上捕捉到。

其实,在野外工作中,追寻和等待总是交替出现的,它不断磨炼着科研人员的心性,让他们终有一天学会在追寻时竭尽全力,在等待时坦然自若。

相关论文信息:

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06513-7

 
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