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科海聚焦:恐龙心脏化石带来的启示

http://www.sina.com.cn 2000/05/13 12:47 科技日报

  中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员董枝明

  4月21日美国《科学》杂志报道了美国北卡罗莱纳大学古生物学家D·罗素等研究了一种小型的食植物恐龙的脏器 化石,通过CT扫描,描述了这个化石心脏3D构造,得出结论是这种小的,双足行的鸟脚类恐龙—奇异龙(Theselo saurus)有一颗类似鸟类和哺乳类的心脏,即两心室和两心房。从心脏结构推断,这类恐龙具有与鸟和哺乳动物一样的 生理机能。罗素教授的结论是,恐龙是一类活跃,具有高代谢,温血性的动物当无疑问。

  利用连续切片层析方法研究生物机体的立体结构,在生物学之研究中是一种古老经典的方法,特别在胚胎学的研究曾 被长期使用。在古生物学的研究中瑞典人在上世纪30年代开始使用连续磨蚀方法,将化石标本按一定方位、一定厚度连续磨 蚀,观察其结构,绘图或铸型,复原动物的立体构造,对早期脊椎动物化石(鱼类、四足类)脑颅再造是最著名的工作。譬如 ,我国古鱼类学家张弥漫院士,曾采用此种方法研究再造了我国云南泥盆纪产的一种古鱼类头颅,探讨了它们与四足类之间的 演化关系,引起世界关注。

  核磁共振CT之使用,取替了老的连续磨蚀方法,对早期鱼类、四足类、哺乳类动物脑颅,古人类脑神经等的研究都 取得突破性的进展,给古生物学之研究开创了新的领域。我国科学工作者利用CT方法,研究早期哺乳动物颌关节、翼龙脑构 造,探测恐龙蛋内胚胎之有无,都取得了一定成效。

  D·罗素等的研究是科学家第一次用高科技手段层析的方法对一只6600万年前恐龙化石脏器所作的研究,研究者 提供的照片,研究目的物的位置处在两肩胛骨之间,胸骨之上,与现代鳄类之心位近似,CT三维图呈现结构也清晰可辨。对 这一研究之评价正如日本京都大学濑户口烈司教授所说:“图像清晰地告诉我们,这只恐龙之心脏已具有独立的肺循环系统, 它是恐龙温血假说的有力证据。”

  关于恐龙的生理机能,从20世纪70年代开始有一场持续了十年之久的争论,至今没有结论。争论的焦点是恐龙是 一群冷血的变温动物,它们呆头呆脑,行动迟缓的笨家伙;还是行动敏捷,一群有高代谢的温血动物。温血理念的提出者是当 时耶鲁大学的巴克(Bakker),他的主要论点有:一、所有的恐龙都是直立行走的,不同于冷血的爬行类,四肢匍匐而 行;二、恐龙的骨组织构造相似于温血的哺乳动物之骨组织构造,具有密集的哈佛氏系统;三、在现代的生态系统中,譬如非 洲草原上的吃肉者(狮子等)与被食者(羚羊等)之间的比值有一常数,统计北美恐龙动物群中的肉食者和植食者之比这个常 数也近似于温血的哺乳动物群中的常数。反对者提出意见也有据:一、直立不能成为温血理由,海生哺乳动物,鲸、海豹等不 是直立的动物,但它们是温血的;二、有些海龟的骨组织构造相似于温血的哺乳动物,有发育的哈佛氏系统;三、巴克做的北 美恐龙动物群中的肉食者和植食者之比这个常数统计有随意性不准确。这一争议一直找不到直接的化石证据。我认为D·罗素 等的研究可被视做这一争议的直接证据,而引起人们的重视在情理之中。

  D·罗素原供职于加拿大渥太华国家科学博物馆,1996年退休后移职到北卡罗莱纳大学领衔古脊椎动物学。他从 师于著名恐龙大师柯尔伯特,从事恐龙化石研究40余年,在恐龙研究领域中有很多独到的见解,譬如,他组织过两次大型的 国际性的恐龙绝灭研讨会他是灾难事件学说的支持者,他认为恐龙灭绝是小行星撞击地球引起的。他提出过“恐人”设想,即 若不是小行星撞击地球发生灾难,恐龙绝灭了,有可能恐龙会演化出人形动物———有高智慧的“恐人”,那么恐龙类有可能 成为今日地球的主人。

  D·罗素与我合作多年,我对他的科学认真态度和敏锐的科学思维倍加赞赏。去年他应邀访问四川自贡恐龙馆时,就 与我谈起他的“龙心研究计划”。今年3月中旬他给我发来电子邮件告诉我,他的“龙心”论文即将在《科学》杂志发表,并 让我关注辽宁省发现的“带毛恐龙”和鸟化石之脏器印迹,这种脏器的研究将支持他的“龙心研究”。古动物的软体能被保存 成为化石确是稀少珍贵,譬如北美发现的鸭嘴龙的木乃伊等。能成立体形质的除此“龙心”外尚未见报道,对它的可信性尚待 更进一步的验证。近年来在我国辽宁北票地区不断有保存精美的羽毛、皮肤印迹、体腔内容物:包括胃石、食物残体化石、蛋 化石等被发现。在体腔内有一些残存的矿化物印迹,有人曾指出是肝或消化脏器,并作为肝脏描述,发表于《自然》杂志上。 但这一研究参照物是鳄类的脏器,描述引起许多异议。

  如果我们能采用高新技术手段和方法,多学科协同研究我国北票地区保存精美的腔内化石和“痕迹”,这可能是古生 物研究中的新领域,相信定能得出新成果。


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