书城科普读物探究式科普丛书-很久很久以前的古生物
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第5章 精彩纷呈的古生物世界(2)

6.是鱼还是龙?

鱼龙,是一种大型海栖爬行动物,类似鱼和海豚,生活在中生代的大多数时期,大约于2.5亿年前最早出现,这可能要比恐龙早一点(2.3亿年前),大约在9000万年前,它们就消失了,比恐龙灭绝要早大约2500万年。

三叠纪中期,至今还未确定的陆栖爬行动物逐渐回到海洋中生活,演变为鱼龙。这个过程与今天的海豚和鲸的演化过程是非常相似的。

在侏罗纪时期,它们的分布尤为广泛。在白垩纪,它们作为最高的水生食肉动物被蛇颈龙取代。鱼龙特别适应水生生活。起初,当人类在18世纪发现了它们的化石的时候,都以为是看到了古代死去的海豚或鳄鱼。

鱼龙的体型是流线型的,长着桨状的四肢,它的头骨看上去就如同一个三角形似的。在头的两侧,长着一对又大又圆的眼睛,直径最大可达30厘米,这是现代动物所比不上的,即使是今天脊椎动物界中最大的眼睛——蓝鲸的眼睛,直径也才15厘米,这就是鱼龙可以在光线暗淡的夜空或者深海里能捕捉猎物的原因。据科学家推算,鱼龙可以潜到海面以下500米的地方。

大多数爬行动物繁殖后代的方式都是卵生,把蛋产在沙里或者窝里。然而,鱼龙已经适应水生生活,回到陆地产卵已经是不可能的了。因此,对于它们是如何繁殖后代的,科学家一直未作定论。

直到科学家在德国发现了肚子里有胚胎的鱼龙化石,人们这才知道,鱼龙可以直接产下幼仔。到目前为止,人们已经发现了上百条的有胚胎的鱼龙化石,这些化石多数在腹部保留着1~4条胚胎化石,最多可达12条。现在,科学家们一致认为,鱼龙是产仔的动物。他们甚至找到了处于分娩过程中的鱼龙化石,这些化石足以说明鱼龙是产仔的动物。

7.空中霸主——翼龙

翼龙,从其名称理解就是一种会飞的爬虫类。它们最早出现于中生代三叠纪,是地球上最早能够飞行的脊椎动物。曾有人认为翼龙只能够在天空中滑翔,然而,目前的研究结果显示,在其大脑中有着相当发达的处理平衡信息的神经组织。这就说明翼龙不仅可以像鸟类一样飞翔,而且极有可能是一个飞行健将。

翼龙不仅是恐龙的近亲,而且同处在一个时代,是爬行动物中第一个飞向蓝天的。当恐龙在陆地上称霸的时候,翼龙一直是天空的主宰者。翼龙是一类非常特殊的爬行动物,骨骼构造特征极为特殊;翼龙的行为很复杂,与今天的鸟类非常相似。

1784年,意大利的古生物学家科利尼在德国发现第一件翼龙化石时,根本无从知道它属于哪一类动物。对此,有人把它看做是生活在海洋中的一种动物,也有人认为它属于鸟和蝙蝠的过渡类型等。1801年,法国着名的比较解剖学家居维叶经过鉴定认为这是翼龙,并将其划分为爬行动物。

自从人类发现了翼龙化石以后,就对这类奇特的动物充满了好奇心,于是,一直在对其苦苦地探索、追寻。

从一些化石来看,翼龙的个体大小和形态差异有着很大的差别。就拿20世纪70年代在美国德克萨斯州发现的翼手龙化石来说,其两翼展开大约12米宽,相当于F-16战斗机;而比较小的,个体大小和麻雀差不多。一般情况下,翼龙分为两大类,即早期的喙嘴龙类与晚期的翼龙手类。前者较原始,长着长长的尾巴,主要生活在侏罗纪;而后者主要生活在白垩纪,尾巴很短甚至消失。最大的翼龙是披羽蛇翼龙,展开双翼可长达12米。

翼龙的前肢非常有特点,它的第4指不仅增长,而且变得更加粗壮,成为飞行翼指,由4节翼指骨组成,其前端没有爪,与前肢共同构成飞行翼的坚固前缘,支撑并连接着身体侧面和后肢的膜,形成能够飞行的具有类似鸟类翅膀的翼膜。翼龙的腕部发育成一个特有的向肩部前伸的翅骨,可以支撑翼膜。第一指至第三指生长在翼膜外侧,变成钩状的小爪,第五指则逐渐演变消失。另外,可以让翼龙飞向天空的翼膜结构,与后来可以飞行的鸟类和蝙蝠类的翅膀结构是完全不同的。

另外,美国俄亥俄大学的研究人员在最新一期《自然》杂志上曾说,他们使用计算机分层造影扫描技术,以化石为依据建立了翼龙大脑的三维图像。图像显示,翼龙有着极为发达的小脑叶片,占脑质量的7.5%,是迄今为止已知的脊椎动物中所占比例最大的,擅长飞行的鸟类的小脑叶片也只占其脑质量的1%~2%。

目前,在中国辽西热河生物群,古生物学家汪筱林、周忠和博士发现了世界上第一枚翼龙胚胎化石,并发表了相关研究论文,刊登在英国的《自然》杂志上。由于发现了这样一具贵为珍宝的化石,科学家们获得了强有力的证据来证明,翼龙这种与恐龙同时出现又同时灭绝、比鸟类早约7000万年飞向蓝天的中生代空中霸主不是胎生,而是像其他爬行动物和鸟类一样卵生。

8.恐龙蛋的奥秘

中国是世界上恐龙蛋化石埋藏异常丰富的国家之一。1993年,科学家在我国河南西南部南阳的西峡县发现了大批恐龙蛋。以前,人类共计发现了500多枚恐龙蛋化石,而这次西峡出土的恐龙蛋就达500多枚,大约还有上万枚未出土的化石,这样一来,世人都为之震惊。但是,为什么那么多恐龙都跑到西峡来生蛋呢?科学家们推测,恐龙喜欢在水边、向阳、地势较高的地方下蛋。西峡恰恰就符合了这些条件,古地质时代的西峡是一个盆地,湖泊沼泽很多,气候温暖湿润,适合恐龙生存。

据考古学家研究,恐龙蛋化石的形态各种各样:有圆形、卵圆形、椭圆形、长椭圆形和橄榄形等。恐龙蛋化石大小不一,最小的和鸭蛋差不多,最大的直径不超过10厘米;而较小的直径大约为5厘米多。此外,蛋壳的外表面光滑,还有的长着点线饰纹。

据研究,恐龙产蛋的习性及行为与乌龟产蛋有相同的地方。一般情况下,乌龟在繁殖季节,往往会成群结队地来到一个有利的沙滩筑窝产蛋。当它们产完蛋后,就会扒一些沙子,把蛋埋起来,借助太阳光提供的热自然孵化。

由于发现的恐龙蛋化石往往比较集中,蛋化石通常为一窝一窝地产出,以及蛋化石的埋藏地大多位于古湖盆的边缘,由此可以想见,到了繁殖季节,恐龙有群聚产蛋的习性。它们产蛋的时候多在植物生长繁茂的湖沼岸上,而且它们对湖沼岸的质地似乎并不挑剔。不同种类的恐龙,产蛋方式有所不同,蛋在窝内的排列方式也各有不同。比如,产长形蛋的恐龙,在产蛋前,在事先选择好的地点用泥沙堆出一个土丘,然后围绕土丘产卵。所有的蛋都是两两一起,呈辐射状排列,产完一层蛋后埋上一些土。随后再产蛋,形成数十枚蛋组成一窝,最后扒一些泥沙盖上;产圆形蛋的恐龙,产蛋前先在选择好的地点挖出一些蛋窝,接着把蛋产在窝内,然后扒一些泥沙掩埋上。这种产蛋方式产下的蛋,在窝内的排列没有一定的规律或两个靠得比较近一些。另外,还有其他的产蛋方式。至于雌性恐龙产蛋后,是不是要在一旁保护它产的蛋,或者像母鸡那样坐窝孵蛋,目前还没有得出结论。由此看来,恐龙产蛋的方式是非常有趣的。

除此之外,不同恐龙蛋化石蛋壳的显微结构也存在着差异。据古生物学家的研究分析表明,恐龙蛋壳的显微结构,伴随地质时代的变化而表现出一定的变化规律;而且蛋壳上气孔孔径大小和疏密程度与古气候的干湿程度也有关系。白垩纪末期,恐龙走向灭绝的时候,蛋壳结构上也有异常变化。所以,如果可以进一步研究恐龙蛋壳的显微结构,就能够为人类提供恐龙蛋演化和分类、古气候变化和恐龙灭绝原因等多方面宝贵的信息。

由此可见,恐龙蛋化石是一笔珍贵的财富。于是,各国古生物学家和政府主管部门都十分重视对它们的深入研究,并采取了严格的措施以保护恐龙蛋化石遗址,打击盗挖恐龙蛋化石的不法分子。

1997年1月,湖北省人民政府拨下一笔专款在湖北省郧县青龙山成立了恐龙蛋化石遗址保护区。迄今为止,这是我国乃至全世界为恐龙蛋化石遗址建立的第一个大规模的专属保护区。

另外,恐龙是爬行动物,爬行动物与哺乳动物不同,它们一生中一直在生长,而哺乳动物到一定的年龄,就不再长个儿了。当然,爬行动物新陈代谢缓慢,所以长得非常慢。正是由于爬行动物的这种特性,所以小恐龙蛋也能长成大恐龙。从物理学上看,恐龙蛋越大,它的蛋壳就越厚,否则很容易破碎。而蛋壳越厚,氧气就越难由蛋壳的气孔进入蛋壳内,蛋也就越难孵化。而且小恐龙出世时总是要破壳而出的,因而蛋壳不能太厚,不然的话,小恐龙就无法来到这个世界。有的科学家认为,蛋壳太厚也许是恐龙灭绝的原因之一。经过长期适应,恐龙生的蛋一般不会太大,以免影响演变。当然,较大的恐龙下的蛋相对要大一些。

9.寒武纪霸主——三叶虫

寒武纪距今6亿~5亿年,历时一亿年。在这一时期,三叶虫是地球的统治者,因此人们又将这个时期叫“三叶虫时代”。

三叶虫属节肢动物门,自成一纲。上下左右分三个像叶的部分,三叶虫因此而得名。这种动物长着很多足,它在水中的运动完全凭借足的摇摆。三叶虫成长到一定阶段时会出现蜕皮现象,在它的一生中,要经过多次蜕皮才可以完全成熟。当它们遇到敌害时,会自然地将身体蜷成一团。

寒武纪的海洋生物主要是底栖的三叶虫,除此之外还有杯海绵(图左中黄瓜状动物)和腕足类(图中央贝形动物),海水中漂浮着水母和其他浮游生物。

寒武纪地球上藻类繁多,结构复杂,这最适合无脊椎动物的发展与成熟。此间三叶虫是数量最多的动物,种类也占动物总类别的60%,另外腕足类占30%,还有10%是杯海绵、水母、蠕虫和软体动物等。

10.奇妙的菊石类动物

菊石类动物是头足纲菊石目的统称。外壳沿平面旋转,呈盘状,两面对称,少数为弓形或塔形。外壳表面光滑或长有细的生长线纹,有些属具特殊的饰纹,如纵棱、横肋、瘤和刺等。相对于头足纲早期出现的鹦鹉螺类,菊石类的缝合线更为复杂化,这样一来,可以更好地增强壳体的坚固性;壳形由直形壳向平旋壳演变,减小在水中的阻力,有利于游泳;体管由大体管演变为小体管,位置一般由中心移向腹侧;外壳的花纹也由简单到复杂。

菊石类动物开始出现于早泥盆纪,繁盛于中生代,至白垩纪末绝灭,它是鉴定地层时代的标准化石之一。

11.神奇的腹足动物

腹足动物是一种软体动物,同时也是软体动物门中物种最多的一个纲。在我们生活周围,看到的蜗牛、田螺、玉螺、骨螺等各种各样的海生螺类都属于这个纲。腹足动物头部发达,长着一对“腹足”。腹足是腹足动物爬行、游泳的工具,有时也借足的收缩而跳跃。

有的种类在足的后端常常会分泌出一个角质或钙质的口盖,当它们遇到敌人、休眠或是防止脱水时,它的口盖能封闭住壳口。腹足类动物最早出现于早寒武纪,在奥陶-石炭纪繁盛。

除极少数腹足(如蛞蝓)类动物外,大多数的腹足类动物都有一枚外壳。它们的外壳多呈螺旋状,当然也有一些失去对称性的,是因为在个体发育过程中躯体发生扭转的原因。腹足动物为卵生,水生种类用鳃呼吸,陆地种类用外套膜表面呼吸。

12.腕足动物

腕足动物是生活在海底的一大类有壳的无脊椎动物,它们的两瓣壳大小不一样,腕足动物在幼虫期要度过几天到两个星期的时间营浮游生活,然后长出肉茎附着于海底营固着生活,不过也有一些种类是以次生胶结物或壳刺固着于海底或自由躺卧着生活。

现代仍有7个超科、84个属、将近300种的腕足动物生活着,而在地质历史时期它们就更繁盛了,从6亿年前的寒武纪到1万年前的第四纪都有化石记录,截止到1979年时已经被科学家描述过的属就有3377个,种数则超过了32000个。这些林林总总的腕足动物化石在确定地质时代上有着重要的意义。

腕足类化石在各类沉积岩中都有发现,不过以灰岩、泥灰岩、页岩和粉砂岩中出现的较多,而且保存得也较好。古生代的腕足类化石经常出现在礁石地层中,与珊瑚、层孔虫、苔藓虫以及海绵等生活在正常浅海中的动物共生在一起,因此可以推测当时的腕足动物也是生活在盐度正常的浅海之中。中生代以后的腕足动物开始出现了与深海生物共生的类型,而且从化石资料上还可以看出腕足类从阳光充足的浅海向弱光半深海直到深海散布的过程,而正是这样的过程才使得今天的海洋里不管是浅海、半深海还是深海都有了腕足动物在生活着。

13.笔石动物

笔石动物是一类海生群体动物,现在已经绝灭了。笔石动物最早出现于中寒武纪,绝灭于早石炭纪末,最常见的有树形笔石类和正笔石类,其次是管笔石类。管笔石类生活在浅海,常常固着在浅海底部的岩石上;树形笔石类在浅海底部固着在岩石上或漂移生活;而正笔石类则过着漂移的生活。

笔石是一种微小的蠕虫状生物,它们过着珊瑚虫一样的群体生活。通常情况下,一个笔石群体也只有5厘米长,常常漂流在海面上,以浮游生物为食,和今天鲸类所吃的大量微小海洋生物是相同的。对于科学家来说,笔石是非常重要的,因为它们在一个较长的时期里是逐渐变化、发展的。只有这样,科学家才可以根据共同发现的笔石的种类来判定其他海洋生物化石的年龄。