书城科普读物新编科技大博览(B卷)——探索神秘的科学未知
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第27章 动物未知(1)

始祖鸟化石之谜

1861年,德国的内科医生卡尔·哈百林在巴伐利亚索伦霍芬附近的印板石石灰岩中采集到世界上第一件始祖鸟化石标本。它的外形很像添翼的爬行动物,具有羽毛、飞翼、“开放虽然我不够漂亮,但我是最早的鸟类式”骨盆和三前一后的四足后趾等鸟类特征;但始祖鸟的肋骨无钩状突,而有牙齿、分离的掌骨和尾椎骨等爬行类特征。这个始祖鸟化石生物呈现出爬行类与鸟类之间的过渡形态,它一直被当作世界上最古老、最重要的鸟类化石,现收藏在英国伦敦自然博物馆。

根据达尔文进化论的观点,鸟类是从中生代侏罗纪的一种古爬行动物进化而来。由于鸟类适应飞翔生活,骨骼脆弱,形成化石的机会很少,直接祖先尚未查明。始祖鸟化石的出土,为传统的动物进化理论提供了有力的证据。

但是,1985年英国加的夫考古学院的鸟类古生物学家F·霍尔和古物理学家C·维克拉马辛却对始祖鸟化石提出疑义,认为始祖鸟化石是伪造的,只不过是在标准的爬行动物骨骼上,人为地配上美丽的装饰羽毛而已。以色列物理学家L·史培纳在伦敦自然博物馆的支持下,拍摄了化石标本的照片,并刊登在当时英国的《摄影月刊》上。照片上清楚地显示出羽毛上下模型的叠影和羽毛下的涂胶痕迹。说明伪造者是在普通爬行动物骨骼上粘上羽毛,并翻模制作成的“始祖鸟化石”。霍尔和维克拉马辛在取样并仔细检测了化石标本后又提出证据:化石标本上的一道裂缝是用工具人为敲击的结果;翅膀化石部分的枝叶晶体与其他部分的截然不同;况且,化石骨骼没有龙骨突和胸骨,说明此种动物根本不会飞翔,这就从根本上违反了始祖鸟的概念——一支古爬行动物为了适应飞翔生活,前肢转化为翼,鳞片演化成羽毛。

霍尔和维克拉马辛的观点引起了古生物界的一场激烈的争论。许多科学家对此表示赞同,伦敦自然博物馆的A·查利基先生说,他简直不相信过去的古生物学家何以把鸟类的进化描绘得如此栩栩如生,也许伪造者正是利用人们急于揭示鸟类进化的紧张心理来达到一鸣惊人乃至流芳百世的目的。

最近,收藏始祖鸟标本的英国伦敦自然博物馆两栖类、爬行类、鸟类馆馆长A·克利格及其同事们,正式撰文反驳了霍尔和维克拉马辛的观点。他们认为始祖鸟化石绝非赝品,其依据是:用显微镜观测,化石标本没有任何涂胶的痕迹;标本上的一道裂缝几乎成直线,人工不可能敲击出这种形状,这是最基本的概念;用紫外线摄影检测,整个化石与枝叶部分的晶体结构和分布是完全一致的。克利格等人说,世界上许多科学家已不再对始祖鸟的真实性持怀疑态度。

霍尔与维克拉马辛却不理会这些反驳论据,他们要求从化石标本上取样重新进行测定,但却遭到博物馆的拒绝。克利格说,除非他们自己发现了明显的可疑点,化石标本不再钻孔化验,并一概谢绝外借。

由于博物馆对始祖鸟化石标本具有绝对的支配权,这场争论很难进一步深入下去。

恐龙之谜

早在2亿年前的中生代,地球的主宰是巨大的爬行动物——恐龙。它们的种类有250种之多,有的食植物,有的食肉,有的在水中游,有的在空中飞,还有的在陆上爬。它们中大的重达50吨,小的只有猫一般大。它们在地球上兴旺发达、传种接代达16000万年之久。然而到了白垩纪和古新纪之交,亦即距今6500万年时,曾经不可一世的恐龙王朝却突然销声匿迹了。对于恐龙的灭绝,人们曾作过种种猜测,也曾从不同的角度进行探讨,其主要观点有以下几种:

“物种斗争说”:认为7000万年前,比恐龙更高等的哺乳动物已大量存在,哺乳动物对外界环境的适应能力以及生活能力都比恐龙强,尤其是哺乳动物常以恐龙蛋为食,这样在二者的生存竞争中,哺乳动物占了上风,恐龙逐渐走向衰亡。

“气候变迁说”:认为中生代,四季常春,气候温暖,适宜恐龙生息繁衍;而到了白垩纪晚期,整个地球发生了广泛的寒冷,恐龙皮肤裸露,缺乏调节体温的机制和保温的羽毛,同时因为脑量太少,行动迟钝,不能像其他小型爬行动物那样挖洞穴居,冬眠度寒,而最终走向了灭绝。

“大陆漂移说”:认为在恐龙生存的时代,地球的大陆只有一块,被称为泛古陆,气候温和,植物常青。但到了侏罗纪,从三叠纪末期即已开始缓慢割裂的两块古陆,发生了漂移,而大陆漂移导致造山运动、地壳变化以及环境和气候的变化,裸子植物逐渐消亡,为春天开花结果、秋冬落叶的被子植物所取代。食物的短缺以及气候的寒冷加快了恐龙走向灭亡的脚步。

“地磁变化说”:实验生物学证明某些生物的死亡与磁性有关,如细菌在低磁场下72小时,其再生繁殖能力降低15倍;鸟类在低磁场下影响飞行能力;老鼠在低磁场下体内酶的活动能力发生强烈变化,从而影响其新陈代谢作用,使其寿命缩短。对磁场敏感的生物,在磁场发生变化时都可能导致灭绝。由此推论,恐龙的灭绝可能与地磁的变化有关,因为在地质历史时期的古地磁曾发生过多次变化。

“碰撞说”:认为在6500万年前,曾有一颗直径7—10公里的小行星坠落地球,引起大爆炸,把大量的尘埃抛入大气层,形成了遮天蔽日的尘雾,使植物因光合作用停止而普遍枯萎,地球上的生态系统为之崩溃,导致了恐龙灭绝。这一理论的依据是,在地中海、丹麦、意大利、西班牙、中国、新西兰、美国以及太平洋和大西洋的若干处沉积岩中发现铱的含量相当高,而铱在地球上的岩石中不多见,含铱量较高的是陨星和宇宙尘埃,通过对化石绝对年龄的测定,发现该铱层沉积的年代恰巧与恐龙灭绝的年代吻合。

“周期性灭绝说”:以美国的约翰·赛特考斯为首的古生物学家通过对地层中古生物化石的研究,发现生物大批死亡是有规律的,每隔2600万年发生一次,因此提出了生物周期性灭绝理论。美国的丹尼尔·瓦特还推测太阳有一颗叫尼米西斯的伴星,它沿着椭圆轨道以2600万年的周期运行,当它来到离太阳最近点时,能使彗星云的一部分落到地球上,从而引起生物灭绝。

“综合因素说”:古生物学家通过对采自法国比利牛斯山考维尔地区的一些恐龙蛋的研究,发现有两种非正常的结构现象:一种是蛋壳加厚,这种加厚部分把原来那一层的微气孔道都掩盖起来,使壳体内外无法通气;另一种蛋壳则有变薄现象,即蛋壳尚未发育到应有的厚度就被恐龙排出了。而恐龙蛋壳变厚变薄的原因是某种外界因素突变引起内分泌失调所致。地质学家也发现,变异的恐龙蛋多埋藏在干湿、冷暖多变的复杂气候条件下形成的含有石膏、盐类沉积的红色岩层中,这说明当时的气候肯定对恐龙的生理刺激有不利影响。加上当时动物界的生存竞争也相当激烈,心理刺激随时会发生。所有这些,使恐龙体内的激素分泌失调,以致厚壳蛋或薄壳蛋经常产生,恐龙的繁衍受到影响,终于使它们逐渐走向灭绝。

关于恐龙灭绝的原因不止上述这些说法,但是每一个说法还都有其不完善的地方。经考察,某些小型的虚骨龙的脑重和体重的比值超过早期的哺乳动物,足以阻挡哺乳动物的竞争,这就使“物种斗争说”存有漏洞;“气候变迁说”又不能圆满地解释异常寒冷是怎样产生的;“大陆漂移说”本身就是一个悬而未决的谜,以谜释谜难免谜上加谜,;而“碰撞说”迄今未发现碰撞在地面形成的环形山或环形抛生物,而且地层中高含量的铱又很可能是地下水搬运或是其他途径而在某地方汇集起来的;“地磁变化说”、“周期性灭绝说”、“综合因素说”又都是一种假说,缺少充分的依据。因此恐龙灭绝的真正原因还有待于人们的进一步探讨研究。

恐龙血液之谜

对恐龙的研究至今仍未终结,关于恐龙的一些问题还有待进一步探索,如恐龙是冷血的还是热血的问题,这是发生在20世纪70年代古生物学界一场论战的中心课题。

众所周知,自从人类了解到在我们的地球上曾出现过恐龙这类巨型动物之后,动物学家和古生物学家便认为恐龙必然和现代的蜥蜴差不多,而把它归入爬行动物的范畴,并且认为它具有爬行动物的最大特征——体温随外界的温度高低而变化。因此,所有的科学家都天经地义地认为,恐龙属于冷血的变温动物。

但是在1972年,美国哈佛大学学者鲍勃·巴克首先提出了恐龙不是冷血的,而是热血的恒温动物,他的老师,耶鲁大学的奥斯特罗姆等人也赞同他。

其实,在很早以前,人们尽管从理论上承认恐龙是冷血的,但总把它看成具有哺乳动物的生理功能。如1858年,美国费城科学院院士福克在美国采到了一批标本,他把标本送给费城科学院院长利迪鉴定,利迪认为这种前肢短、后肢长、长有鸭子一样嘴的是鸭嘴龙,它应该像大袋鼠一样跳跃前进。

1964年,美国纽约自然历史博物馆的科尔伯特与人合作,拿美洲短吻鳄作实验,研究恐龙的生理。恐龙在当时是叱咤风云的动物,肉食者与素食者随时都进行生死搏斗,如果它们是冷血的,就不可能有那么高的热量。

巴克提出的热血恐龙的理论导致了古生物学上的一场革命。巴克认为恐龙是一种极为敏捷活跃的热血动物,并认为恐龙并没有断子绝孙,鸟类就是恐龙的后裔。为了证实自己的论点,巴克列举了许多研究证据。

巴克指出,动物的肢体状况能反映出它对能量的需求。如果它采用“完全直立”的姿势,这就说明这类动物动作敏捷,行动活跃,因而也就需要更多的能量;而要维持这样高的能量输出,只有热血动物才能够做到。根据恐龙的骨骼研究已经知道,它的肢体是完全直立的,腿也长,从理论上估计其奔跑速度非常快,可以达到每小时26~96公里,显然应该是热血动物。

此外,巴克还提出了“共同结构”的理论。这种理论认为热血动物需要更多的能量,因此,也就需要吃更多的肉食,它们所捕杀的动物要比冷血食肉动物更多。结果从恐龙的动物群组合中证实了这一点,那就是食肉性的恐龙所占的比例相当低,由此也能说明恐龙是热血动物。

这一理论引起了巨大反响。有些学者提出了补充该理论的研究结果。英国学者A·J·德斯蒙德在他所著的《热血恐龙》一书中指出,恐龙类里很少有身体小巧的小型恐龙,因为一只小型的热血动物,如果身体外表没有毛发或羽毛的绝缘覆盖物,就会过速地散失自己的体温,而恐龙差不多都是庞然大物,所以不会太快地失去体热。其次,一些最为庞大的恐龙脊椎骨,有一些巨大的空腔,这表明恐龙可能也有鸟类那样的一个气囊系统,使肺部能更有效地换气和更充分地从空气中摄取氧气。还有,恐龙都具有一个较为完整的次生腭,有了这个腭就能边吃食物边呼吸,而任何一种热血动物都需要持续不断地进行呼吸。

然而,许多古生物学者对热血恐龙的理论提出了批评。如大英博物馆的艾伦·查理吉不赞成“共同结构”的理论,他提出作为热血动物的鸟类虽然可能是恐龙的后裔,但不承认所有的恐龙都起源于共同的祖先。

到目前为止,恐龙是否属于热血动物的争论还在继续,谁是谁非还有待于进一步的研究才能做出结论。所以,说恐龙是热血动物,现在还为时过早。

抹香鲸之谜

抹香鲸是齿鲸类惟一个体庞大的一种,而它真正吸引人的地方在于它占体长1/4的巨大额部,那里面储存了丰富的油脂,可供人们提取10~16桶(每桶为36加仑)纯净的鲸油。为此,它们也付出了惨重的代价,由当初的100多万条锐减为现今的几万条。

幸好贪得无厌的人们及时幡然悔悟,停止了大肆捕杀,在印度洋上开辟了鲸类禁猎区,才制止了抹香鲸的濒临灭亡。

然而,人们并未停止对抹香鲸的兴趣,只不过已变为另一种方式,即对抹香鲸神秘性的探索,相信这种工作才是真正有意义的。

1981——1984年,在国际野生动物组织的资助下,加拿大纽芬兰海洋科学研究学会的H·瓦德汉等五位学者,首次完成了对抹香鲸生态习性的全面考察,掌握了大量的第一手资料,对神秘的抹香鲸有了初步的了解,也带回了一些无法解释的谜团。

首先依然是那个装满油脂的巨大额部,它对抹香鲸来说到底起什么作用呢?科学家们对此作了种种推测,说法不一。

美国的W·瓦德基对此的解释是,抹香鲸是以捕食深海区的章鱼、乌贼为生的,是包括其他鲸类在内的一切海栖哺乳动物中的“潜水冠军”。虽然它有一个巨大的肺部和贮藏空气的巨大腔膛,但这不足以使它在长时间潜水后迅速升浮到海面,而它额部多余的巨大脂肪体却起到了浮力调节器的作用,为它深海潜捕赢得了时间。

但是法国学者R·布斯涅尔不同意上述观点。他认为抹香鲸巨大的额部脂肪体实际上是起回声探测器的作用。它之所以能在深海区昼夜捕食,就是因为具有优于其他鲸类的声纳系中的接收功能,它额部的脂肪体就像声学中的透镜体一样,将复杂的回声折射成灵敏的探测声,以便正确地分析、探测猎物的方向及数量,最后传到内耳,大脑神经指令追捕。

以上两种解释都基于推测,由于缺少足够的证据,目前还很难判断哪种更接近于真实。

抑或二者都不是合理的解释,那有效的答案还在冥冥中。