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古生物研究不再局限于化石 恐龙灭绝出新解(图)

http://www.sina.com.cn 2003年04月14日 10:33 南方日报

科学家发现,这种名为TRICERATOPS的恐龙面部更加类似鸟类而不是哺乳类动物。资料图片

  恐龙已经灭绝几千万年了,但在电影和电视上我们仍能看到它们活生生的身影。古生物学家们是如何根据远古的化石来推测出它们的生活形态的呢?新派古生物学家们利用电脑、生物类比等各种技术,力图让恐龙的形象更加接近事实

  在佛罗里达中部的一处沼泽地中,科学家正在进行短吻鳄的行为研究。科学家的研究目的并不是短吻鳄本身,而是通过短吻鳄的生活习性研究它已经灭绝的“近亲”———恐龙
。这只短吻鳄有四米多长,是个不折不扣的大家伙,尾巴上的最后一截已经在跟同类的打斗中失去了,但它依然十分健壮。

  四个研究人员骑在短吻鳄的身上,他们要研究短吻鳄怎样使劲把背上的人甩下去。短吻鳄身体的柔韧性十分惊人,当它剧烈地甩动身体时足可以同最优质的橡皮相媲美。一名科学家站在短吻鳄几米之外的地方,他手中牵着一个塑料绳,塑料绳的一端连着一个碟形的力量转换器,用来测试短吻鳄用力撕咬时的巨大力量。研究人员用毛巾和胶带把短吻鳄的鼻孔和眼睛覆盖住,过一段时间以后,当研究人员突然把它们取下来时,短吻鳄会拼命地呼气并瞪大眼睛,这样研究人员会记录下短吻鳄呼吸的特征和眼部肌肉的运动方式。经过推算,这只短吻鳄用力咬时会发出相当于1400公斤重力的力量,这是个相当惊人的数字,这意味着它可以轻易地咬断一头牛的脊柱。短吻鳄的撕咬行为对科学家研究暴龙(一种凶残的食肉恐龙)的捕食有着重要的借鉴意义。

  古生物研究不再局限于化石

  由于恐龙已经永久地在这个世界上灭绝了,所以古生物学家研究恐龙的生活习性变得十分困难。当然,化石是一个相当重要的研究途径,但尽局限于它是远远不够的,现在,很多古生物学家开始用很多新奇的方法研究恐龙,并已经取得了不错的进展。与花费整个夏天同那些充满尘土的化石打交道不同,新派古生物学家开始在实验室中或野外实验场通过研究现有生物的行动特征来推测恐龙的行动特征。例如,他们会把鸽子放进风洞中,通过研究鸽子飞翔的行动来研究恐龙到鸟类的进化。或者他们会把恐龙化石骨骼图像放进电脑中,通过和现有大型动物骨骼运动的比较来推测恐龙的运动方式。

  这些新派的古生物学家们已经不局限于老派的古生物学家,仅仅满足把恐龙进行分类并把不同种类的恐龙骨骼化石进行拼接,他们的目标是要让恐龙“活”起来,这种技术越来越广泛地被应用到电影的拍摄中。

  现在他们正在研究的一些课题是:

  大型恐龙行动起来到底是笨拙而缓慢还是十分敏捷?

  它们吃什么?

  它们是群居还是独居?

  它们是否亲自哺育它们的后代?

  它们的寿命有多长?他们是否随着年龄的增长体型变得越来越大?它们是否有一个特殊的生理系统来吸引异性?它们是怎样进化出学会飞行的一支的?等等。

  这些新派古生物学家们又分成很多支派,研究的角度又各不相同,从进化生物学、动物学到生理学等等。他们使用的工具也十分广泛,包括电脑、CT扫描仪、X光和电子显微镜等等。他们研究论文的论题十分小,例如解释一种恐龙鼻孔的位置或鼻子的功能,或是研究一种恐龙头部某块肌肉是如何运动的等等。

  暴龙是食腐动物?

  尽管对恐龙化石的实地研究仍然占据这个研究领域的主导地位,但目前已经有越来越多的新派科学家对依靠骨骼推测恐龙习性的做法提出了质疑。具有传奇色彩的古生物学家杰克·霍尼说,“过去20年来,我们都习惯于根据极少的证据来得出结论,但事实上,那些结论离事实还很远。”霍尼1991年提出了一个极具争议性的理论,他认为,被称为“杀手中的杀手”的暴龙实际上只是一种“食腐动物”———只吃死去的动物。霍尼认为,暴龙那香蕉大小的牙齿并不是用来嚼碎鲜活动物的肉的,而是用来压碎尸体的骨骼的。很显然按照霍尼的说法,凶残的暴龙一下子变成了一只巨大的“秃鹫”,霍尼并没有能够成功说服同时代的科学家们,他们都认为,食腐动物和食肉动物有时难以区分,就拿豺狗来说,它们既食腐也猎食活物。

  用类比法对恐龙进行头部复原

  美国俄亥俄大学的实验室里保存着各种各样的动物头部骨骼,有些是已经灭绝的古生物的头骨,有些是现存动物的头骨,这些都是莱文思·威特曼教授的研究对象。威特曼教授给恐龙的头骨添加了软组织。他花费了大量时间去研究动物之间的相似性,并通过这种相似性来给恐龙复原。他研究发现生活在距今2亿4千8百万年到2亿年之间的恐龙的生理结构非常类似现在仍然存在的短吻鳄和海鸥。威特曼教授最近的一个学说引发了新一轮骚动,他指出广泛出现在电影和图画中的恐龙形象的鼻孔都被艺术家们过高地安放在它们的头部。威特曼教授花了几个月的时间来研究现代动物的鼻孔的位置。然后,他又仔细研究了恐龙头部化石的骨骼形态,并得出结论,现代人把恐龙鼻孔的位置误置了,鼻孔在脸部的位置应该被降低,更加靠近嘴部。威特曼解释道,鼻孔在更低的位置有助于恐龙发觉潜在的食物源并决定是否值得张嘴去咬。

  威特曼教授还研究了另外一项古生物学家的假设:一种名为TRICERATOPS的恐龙像现在的牛、马和人类一样拥有面颊,以前的古生物学家认为,面颊的作用是用于兜住食物,以方便恐龙咀嚼或反刍这些食物。但威特曼通过比较认为,拥有面颊的动物一般都有骨骼作支撑,而TRICERATOPS和其他食草恐龙却没有骨骼支撑的面颊,所以威特曼提出,TRICERATOPS恐龙的面部形态其实更加类似于现在鸟类的喙。食草恐龙们很可能是用这种尖利的喙从植物上咬下嫩叶,然后不经咀嚼就整块吞进肚里。“它们很可能是在胃中完成了咀嚼的过程”,威特曼教授认为。

  细小的关节运动都费时颇多

  美国布朗大学的史蒂文·盖特斯教授是新派恐龙学研究的又一个先锋人物。盖特斯教授的研究非常细化,他会花费数天呆在电脑屏幕前仔细研究恐龙化石脚趾上的一小块肿块,他甚至会花费数月甚至数年来研究恐龙肩关节的运动。盖特斯教授认为,恐龙真是很复杂的动物,如果想研究它的全身真是个十分庞大的工程,因此他只能从小处着手。其实盖特斯教授的观点也是整个新派恐龙研究的最大特色。老派的恐龙学家总是醉心于拼接恐龙的整体骨架,他们不断地在野外搜寻遗失的恐龙化石,他们把这些化石拼接在一起,把化石骨架摆出适当的造型,然后他们就开始向外宣布,“我认为恐龙是这样行走的。”而以盖特斯为代表的新派学者则通过研究恐龙身体细节的进化来推测它们的运动方式。

  我们都知道恐龙中有会飞翔的种类例如翼龙,但对于恐龙是如何飞翔的研究却刚刚起步。很多人本能地根据现在鸟类的飞翔来推测体型巨大的翼龙的飞翔,但这种推测很可能误入歧途。

  飞行到底是如何进化出来的?第一只会飞行的恐龙只是像滑翔机那样滑行还是会扇动翅膀?飞行是否是由攀爬演变得来?当恐龙在陡峭的山崖上行进时,臂膀的扇动会增加向上的牵引力。美国蒙大拿大学的研究人员研究了幼鸟的运动形态,它们也是通过扇动翅膀来获得向上的牵引力。

  恐龙研究走进影视文化

  1975年,哈佛大学的古生物学家罗勃特·贝克和耶鲁大学的约翰·奥斯忒姆联合发表了一篇具有极大争议性的文章,这篇文章推翻了很多传统学者对恐龙的描述。他们认为,恐龙是恒温动物而不是冷血动物,恐龙自己养育后代而不像海龟和鳄鱼那样对自己的后代不闻不问,他们还认为,恐龙是群居的动物,联合起来捕食、迁徙。贝克和奥斯忒姆还认为鸟类是恐龙的直接后代。贝克和奥斯忒姆的观点对现代通俗的恐龙观产生了极大的影响,我们所熟悉的好莱坞电影《侏罗纪公园》可以说就是按照贝克的观点来复原恐龙形态:恐龙在草原上成群结队地飞奔,哺育后代……

  美国斯坦福大学的年轻学者约翰·胡吉森进一步修正着人们对于恐龙的传统认识。他试图给这样一个问题找到答案:暴龙真的能够奔跑吗?如果可以,能跑多快呢?它是否具有如此强大的后腿肌肉来支撑庞大身体以时速70公里的高速行进?

  胡吉森认为暴龙不可能如此灵活。他通过电脑来模拟暴龙的运动形态,并计算出以不同速度行进时暴龙各部分骨骼承受的压力,进而得出这个结论。胡吉森认为,如果暴龙跑动能达到时速70公里,那么两条腿是远远不够的,每条腿承受整个身体大约6吨重量的62%,而暴龙腿骨的强度根本无法支撑。

  恐龙灭绝的新解

  随后一个令古生物学家着迷的恐龙行为是它们是怎样走向灭绝的。科学界长期以来都有一种简单的但不能令人满意的解释:来自外太空的影响(例如陨石坠落)导致了它们的灭绝,整个过程十分迅速、激烈和有效:大地突然被巨大的陨石撼动了,发出耀眼的光芒和巨大的爆炸冲击波,恐龙们就像暴风雨过后的叶子那样纷纷凋零。

  但是这不可能是故事的全部。

  加拿大艾伯塔大学的菲利普·加利教授根据他对北美地区恐龙栖息地的化石研究提出了一个崭新的观点。加利认为,大约在恐龙灭绝的前期,地球经历了一次非常巨大的环境变化,海平面下降,很多被海水隔离的封闭空间一下子连接起来了。这样,很多物种得到了交流的机会,对恐龙来说新到的物种身上很可能携带有致命微生物,这导致了它们的大量死亡。

  很显然,加利的观点也只能解释北美的状况,因此这也只可能是恐龙灭绝的一种原因。其实所有的原因都可以归结于一点:恐龙的进化无法适应地球环境的剧烈变化了。但是这一过程到底是怎样发生的呢?新派古生物学家们正在研究恐龙存在的每一个细节,试图勾勒出恐龙时代的完整图景。(文惠开)


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